بيريدين: الهيكل ، الخصائص ، الاستخدامات ، السمية ، التوليف - كيمياء - 2025

و البيريدين هو أمين العطرية وجود ل صيغة الكيميائية C ₅ H ₅ N هو إصدار البنزين النيتروجينية، كما تم استبدال -CH التي كتبها ذرة النيتروجين (N). جنبا إلى جنب مع البيرول ، تشكل البيريدين مجموعة من أبسط الأمينات العطرية على الإطلاق.

تم إنتاج بيريدين في البداية من قطران الفحم ، لكنها كانت طريقة منخفضة الإنتاجية. أدى ذلك إلى إنشاء عدة طرق لتخليقها الكيميائي ، سادت تلك التي يتم فيها استخدام تفاعل الفورمالديهايد والأسيتالديهيد والأمونيا.

الصيغة الهيكلية للبيريدين. المصدر: كالفيرو. / المجال العام

تم الحصول على بيريدين لأول مرة بواسطة توماس أندرسون (1843) ، الكيميائي الاسكتلندي ، الذي عن طريق تسخين لحوم الحيوانات وعظامها أنتج زيتًا تم تنقية البيريدين منه.

توماس أندرسون (يوليو 1819)

يستخدم البيريدين كمادة خام لتخليق المركبات التي تقضي على انتشار الحشرات والفطريات والأعشاب وتسيطر عليها ، إلخ. كما أنه يستخدم في صناعة العديد من الأدوية والفيتامينات ، فضلاً عن استخدامه كمذيب.

البيريدين مركب سام يمكن أن يلحق الضرر المزمن بالكبد والكلى ووظيفة الجهاز العصبي المركزي. يمكن أن يدخل البيريدين الجسم عن طريق الابتلاع والاستنشاق والانتشار عبر الجلد. ومن المعروف في المجال الكيميائي لكونه مادة قادرة على التسبب في الضعف الجنسي لدى الرجال.

هيكل بيريدين

جزيئي

التركيب الجزيئي للبيريدين. المصدر: Benjah-bmm27 / Public domain

توضح الصورة العلوية التركيب الجزيئي للبيريدين الذي يمثله نموذج الكرات والقضبان. كما يمكن أن نرى ، فإن جزيئه مشابه جدًا لجزيء البنزين ، مع الاختلاف الوحيد أنه يحتوي على أحد كربوناته (الكرات السوداء) الذي تم استبداله بالنيتروجين (الكرة الزرقاء).

النيتروجين ، كونه أكثر كهرسلبية ، يجذب كثافة الإلكترون نحو نفسه ، مما يخلق لحظة ثنائية القطب دائمة في بيريدين. لذلك ، تتفاعل جزيئات بيريدين من خلال قوى ثنائي القطب.

ذرات الهيدروجين هي مناطق فقيرة بالإلكترون ، لذلك سيتم توجيهها في اتجاه ذرة النيتروجين للجزيء المجاور.

بلوري

التركيب البلوري للبيريدين. المصدر: Orci / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

لا تحتوي جزيئات بيريدين على قوى ثنائي القطب فحسب ، بل تحتوي أيضًا على تفاعلات الحلقات العطرية. وهكذا ، تمكنت هذه الجزيئات من وضع نفسها بطريقة منظمة لإنتاج بلورة بهيكل معيني لتقويم العظام (الصورة العلوية) عند درجة حرارة -41.6 درجة مئوية.

خصائص بيريدين

عينة بيريدين. LHcheM / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)

مظهر جسماني

سائل عديم اللون له رائحة نفاذة تشبه رائحة السمك.

الكتلة المولية

79.1 جم / مول

كثافة

0.9819 جم / مل

نقطة الانصهار

-41.6 درجة مئوية

نقطة الغليان

115.2 درجة مئوية

الذوبان

إنه قابل للامتزاج بالماء ، وكذلك مع الكحول والأثير وأثير البترول والزيوت والعديد من السوائل العضوية بشكل عام.

ضغط البخار

16 مم زئبق عند 20 درجة مئوية.

كثافة بخار

2.72 نسبة إلى الماء = 1

معامل الانكسار (n

15093

اللزوجة

0.88 cP

عزم ثنائي الاقطاب

2.2 د

نقطة الاشتعال

21 درجة مئوية

درجة حرارة الاشتعال الذاتي

482 درجة مئوية

تقسيم

عند تسخينها للتحلل ينبعث منها دخان السيانيد.

تآكل

يهاجم بيريدين في شكل سائل بعض أشكال البلاستيك والمطاط والطلاء.

الرقم الهيدروجيني

8.5 (0.2 م محلول في الماء)

القاعدية والتفاعلية

بيريدين قاعدة ضعيفة. وهو أمين ثلاثي ينتج محلول 0.2 M في الماء درجة حموضة تبلغ 8.5. لديها تقارب منخفض للإلكترونات بسبب الكهربية للنيتروجين ، لذلك لا تخضع كربوناتها عادةً لاستبدال كهربائي.

يخضع البيريدين لإحلال نووي ، ويفضل أن يكون في _مواضع C ₄ و C ₂ من الحلقة. نظرًا لقدرته على التبرع بالإلكترونات ، فإن البيريدين أكثر مقاومة للأكسدة من البنزين ويتفاعل بعنف مع حمض الكبريتيك وحمض النيتريك وأنهيدريد المالئيك.

استخدامات بيريدين

مبيدات حشرية

Pyridine هو مقدمة لمبيدات الأعشاب Paraquat و Diquat. بنفس الطريقة ، يتم استخدامه لتخليق المبيد الحشري Chlorpyrifos ، الذي تتمثل خطوته الأولى في كلورة البيريدين. كما أنها المادة الخام الأولية للحصول على مبيد الفطريات على أساس بيريثيون.

مذيب

بيريدين هو مذيب قطبي ، يستخدم لتفاعلات إزالة الهالوجين واستخراج المضادات الحيوية. يستخدم بيريدين كمذيب في صناعات الطلاء والمطاط ، وكذلك في المعامل البحثية كمذيب في استخلاص الهرمونات النباتية.

الدواء

يعمل البيريدين كنقطة انطلاق في تركيب سيتيل بيريدينوم ولوريل بيريدينوم ، وهما مركبان يستخدمان كمطهرات في منتجات العناية بالفم والأسنان. يُعد جزيء البيريدين جزءًا من التركيب الكيميائي للعديد من الأدوية.

على سبيل المثال ، إسميبرازول ، المستخدم لعلاج الارتجاع المعدي المريئي. اللوراتيدين هو دواء آخر يتم تحضيره على أساس بيريدين ، والمعروف باسم كلاريتين ، والذي يستخدم كعلاج لعمليات الحساسية.

تستخدم أقراص بيريدين (فينازوبيريدين) في علاج أعراض تهيج المسالك البولية ، والتي يصاحبها ، في بعض الحالات ، ألم وحرقان وحث على التبول. Phenazopyridine صبغة تعمل كمسكن في المسالك البولية.

دياسيل هيدرازين مشتق من البيريدين الذي له نشاط مضاد للجراثيم يؤثر على البكتيريا سالبة الجرام ، مثل الإشريكية القولونية ، والبكتيريا موجبة الجرام ، مثل S. Albus.

يستخدم البيريدين كأساس للثيازولو بيريدين ، وهو مركب له نشاط مضاد للفيروسات ، وخاصة ضد فيروس الأنفلونزا β-Mass. 2-أسيتيل بيريدين ، أحد مشتقات البيريدين ، له نشاط مضاد للأورام ومثبط لسرطان الدم.

الآخرين

يستخدم بيريدين في صناعة الفيتامينات ومنتجات المطاط والمواد اللاصقة والدهانات والمبيدات الحشرية. كما أنها تستخدم في تمسخ الكحول وفي صباغة بعض المنسوجات.

20٪ بيريدين يستخدم في تحضير البيبيريدين. يشارك Piperidine في الفلكنة والزراعة.

يستخدم بيريدين أيضًا في تخليق راتنجات البولي كربونات ، كنكهة غذائية وككاشف للكشف عن السيانيد.

تسمم

- يدخل بيريدين الجسم عن طريق الاستنشاق والانتشار عبر الجلد. يمكن أن يسبب التعرض الحاد للبيريدين تهيج العين والجلد والحروق عند التلامس.

- يمكن أن يسبب البيريدين التهاب الجلد والحساسية على الجلد. قد يترافق تطور الحساسية بالإضافة إلى الحكة والطفح الجلدي.

- استنشاق البيريدين يمكن أن يسبب تهيجا في الأنف والحلق مصحوبا بسعال وأزيز تنفس ربو.

- عن طريق الابتلاع ، يمكن أن يسبب البيريدين الغثيان والقيء والإسهال وآلام في البطن. وبالمثل ، فإن إدخال جرعة عالية من البيريدين في الجسم يمكن أن يسبب: الصداع ، والتعب ، والإغماء ، والدوار ، والدوخة ، والارتباك ، وفي النهاية الغيبوبة والموت.

- الأعضاء الأكثر تأثراً بفعل البيريدين هي الكبد والكلى والأعضاء التناسلية الذكرية والجهاز العصبي المركزي. يمكن أن يعمل أيضًا على نخاع العظام ، مما يؤدي إلى إنتاج الصفائح الدموية. لم يتم إثبات تأثير مادة البيريدين المسرطنة في التجارب على الحيوانات.

حددت إدارة السلامة والصحة المهنية (OSHA) حد التعرض المحمول جواً يبلغ 5 جزء في المليون لكل وردية عمل مدتها 8 ساعات.

نتيجة الجمع بين الطريحة والنقيضة

استندت الطرق الأولى للحصول على بيريدين على استخراجه من المواد العضوية. حصل توماس أندرسون (1843) لأول مرة على بيريدين عن طريق تسخين لحوم وعظام الحيوانات. في المرحلة الأولى ، أنتج أندرسون زيتًا تمكن من تقطير بيريدين منه.

تقليديا ، تم الحصول على بيريدين من قطران الفحم أو من تغويز الفحم. كانت هذه الإجراءات مرهقة وذات عائد ضئيل ، حيث كان تركيز البيريدين في هذه المواد الخام منخفضًا جدًا. لذلك كانت هناك حاجة إلى طريقة التوليف.

طريقة Chichibabin

على الرغم من وجود العديد من الطرق لتخليق البيريدين ، إلا أن إجراء Chichibabin الذي تم إدخاله في عام 1923 لا يزال مستخدماً بشكل أساسي ، وفي هذه الطريقة يتم تصنيع البيريدين من تفاعل الفورمالديهايد والأسيتالديهيد والأمونيا ، وهي كواشف رخيصة.

في المرحلة الأولى ، يتفاعل الفورمالديهايد والأسيتالديهيد لتكوين مركب الأكرولين ، في تفاعل كنويفيناجيل المتكثف ، مما يؤدي أيضًا إلى تكوين الماء.

تكاثف بيريدين من الأكرولين والأسيتالديهيد

أخيرًا ، في المرحلة الثانية ، يتفاعل الأكرولين مع الفورمالديهايد والأمونيا لتكوين ثنائي هيدروبيريدين. بعد ذلك ، يتأكسد ثنائي هيدروبيريدين إلى بيريدين في تفاعل عند 350-550 درجة مئوية في وجود محفز صلب ، على سبيل المثال ، السيليكا - الألومينا.

تفاعلات

بدائل كهربائية

لا تحدث هذه البدائل عادة بسبب انخفاض كثافة الإلكترون في البيريدين.

الكبريت هو أصعب من النترات. لكن المعالجة بالبروم والكلور تحدث بسهولة أكبر.

بيريدين- N- أكسيد

موقع الأكسدة في بيريدين هو ذرة النيتروجين ، والأكسدة التي تنتجها peracids (الأحماض التي لديها مجموعة OOH). تعزز أكسدة النيتروجين الاستعاضة عن المحبة للكهرباء في الكربون 2 و 4 من بيريدين.

بدائل نوكليوفيليك

يمكن أن يخضع البيريدين لبدائل نيوكليوفيلية مختلفة بسبب انخفاض كثافة الإلكترون لكربون حلقة بيريدين. تحدث هذه البدائل بسهولة أكبر في جزيء بيريدين المعدل بواسطة البروم أو الكلور أو الفلور أو حمض السلفونيك.

عادة ما تكون المركبات التي تنفذ الهجمات المحبة للنووية على البيريدين: ألكوكسيدات ، ثيولات ، أمينات وأمونيا.

ردود الفعل الجذرية

يمكن أن يتقلص البيريدين بواسطة تفاعلات جذرية. يتم إجراء عملية التقسيم الجذري للبيريدين باستخدام عنصر الصوديوم أو نيكل راني ، حيث تكون قادرة على إنتاج 4،4'-biperidine أو 2،2'-biperidine.

رد فعل على ذرة النيتروجين

تضيف الأحماض ، وفقًا لـ لويس ، بسهولة إلى ذرة النيتروجين في البيريدين ، مكونة أملاح البيريدينيوم. بيريدين هي قاعدة لويس التي تتبرع بزوج من الإلكترونات.

تفاعل الهدرجة والاختزال

يتم إنتاج البيبيريدين عن طريق هدرجة البيريدين بالنيكل أو الكوبالت أو الروثينيوم. يتم إجراء هذا التفاعل عند درجات حرارة عالية مصحوبة باستخدام محفز.

المراجع

1. غراهام سولومونز تي دبليو ، كريج ب. فريهل. (2011). الكيمياء العضوية. (الطبعة ^{العاشرة}). وايلي بلس.
2. كاري ف. (2008). الكيمياء العضوية. (الطبعة السادسة). ماك جراو هيل.
3. موريسون وبويد. (1987). الكيمياء العضوية. (الطبعه الخامسة). أديسون ويسلي الأيبيرية الأمريكية.
4. ويكيبيديا. (2020). بيريدين. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
5. المركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية. (2020). بيريدين. قاعدة بيانات PubChem. ، إدارة البحث الجنائي = 1049. تم الاسترجاع من: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
6. لورا فويست. (2020). بيريدين: الهيكل والصيغة والخصائص الفيزيائية. دراسة. تم الاسترجاع من: study.com
7. عطاف علي الطاف ، عدنان شهزاد ، ظريف غول ، ناصر رسول ، أمين بادشاه ، بهاجان لال ، عزت خان. (2015). مراجعة للأهمية الطبية لمشتقات بيريدين. مجلة تصميم الأدوية والكيمياء الطبية. المجلد. 1، No. 1، pp. 1-11. دوى: 10.11648 / j.jddmc.20150101.11
8. ويبمد. (2020). قرص بيريدين. تم الاسترجاع من: webmd.com
9. إدارة نيو جيرسي للصحة وخدمات كبار السن. (2002). بيريدين.. تم الاسترجاع من: nj.gov