פירידין

פירידין (Pyridine) הוא תרכובת אורגנית  הטרוציקלית שנוסחתה הכימית C5H5N . היא דומה לבנזן בו הותמרה קבוצת C-H אחת באטום חנקן. טבעת הפירידין מופיעה בתרכובות חשובות רבות כולל ויטמין B3. החומר הוא נוזל שקוף, דליק מאוד, מסיס במים ובעל בסיסיות חלשה וריח אופייני בלתי נעים המזכיר דגים.
הפירידין התגלה בשנת 1849 על ידי הכימאי הסקוטי תומאס אנדרסון (Thomas Anderson) כאחד המרכיבים של שמן עצמות (תוצר זיקוק הרסני של אפר מעצמות בעלי חיים). אנדרסון בודד פירידין באמצעות זיקוק. משתמשים בפירידין כחומר מוצא לייצור כימיקלים לחקלאות ותרופות וכן כממס וכריאגנט כימי. מוסיפים פירידין כדי לפגל אלכוהול (להפוך אותו בלתי ראוי לשתייה).
המולקולה מישורית, מצומדת ומכילה, בדומה לבנזן 6 אלקטרוני π ולכן, בהתאם לכלל היקל ארומטית. בניגוד לבנזן פיזור המטען האלקטרוני אינו אחיד משום שהאלקטרו שליליות של אטום החנקן גבוהה יותר משל הפחמנים. לכן יש לפירידין מומנט דיפול של 2.2D.

פירידין חופשי נדיר בטבע פרט לעלים ושורשים של צמחים ממשפחת הסולניים. הוא מצוי בכמויות מזעריות כחלק מהתרכובות האורגניות הנדיפות הנוצרות בצלייה או בשימור מזון וכן בעשן טבק ומריחואנה.

הפקה

הדרך הראשונה להפקת פירידין הייתה בידודו מזפת פחם. התהליך היה בזבזני שכן זפת פחם מכיל רק כ 0.1% פירידין. ודרש תהליך הפרדה רב שלבי. כיום רוב הפירידין מסונתז בתהליכים דוגמת סינתזת צ'יצ'יבאבין (Chichibabin synthesis) שהומצאה ב-1924 והיא מבוססת על דחיסה של אלדהידים, קטונים או תרכובות קרבוניל לא רוויות עם אמוניה או אמינים. פירידין לא מותמר מיוצר מפורמלדהיד ואצטאלדהיד.
תחילה מופק אקרולאין Acrolein - חומר שנוסחתו CH2=CH-COH מתגובת פרומלדהיד עם אצטאלדהיד והתוצר הזה מגיב שוב עם אצטאלדהיד ואמוניה לקבלת פירידין ומימן
מרכז|ממוזער|500px|שלב 1 בסינתזת פירידין: תגובת פורמלדהיד ואצטאלדהיד להפקת אקרולאין
מרכז|ממוזער|500px|שלב 2: הפקת פירידין מאקרולאין

תכונות
תכונות פיזיקליות
מקדם שבירה 1.5093 באורך גל 589nm ב־20°C
הוספת מים מורידה את טמפרטורת ההתכה מ-41.6°C- עד ל 65°C- ב-40% מים.
פירידין דיאמגנטי
אנטלפיית היצירה: 100.2 קילוג'אול למול בפאזה נוזלית ו 140.4 קילוג'אול למול בפאזה גזית.
צמיגות: 0.88mPa/s ב־25°C
אנטלפיית נידוף: 35.09kJ·mol−1 (בטמפרטורת הרתיחה בלחץ אטמוספירי)
אנטלפיית התכה: 8.28kJ·mol−1
ספקטרום בליעה: לפירידין בהקסאן 3 בליעות בתחום האולטרה סגול

 אורך גל (nm) מקדם בליעה מולרי L·(mol·cm)−1ε מעבר אלקטרוני 195 7500 *π → π 251 2000 *π → π 270  450 *n → π
 ספקטרום ה־NMR של המימנים כולל 3 פסים ביחסי עצמה 2:2:1 בהתאם לעמדות השונות של המימנים ביחס לאטום החנקן. תמונה דומה גם ב־NMR של הפחמנים.

תכונות כימיות
פירידין מסיס במים וכמעט בכל ממס אורגני
פירידין הוא בסיס חלש, הגבתו עם HCl יוצרת מלח הידרוכלורי גבישי הניתך ב-145-147°C.
רוב התכונות הכימיות דומות לאלו של התרכובות ההטרוציקליות האחרות.
בתגובות אורגניות פירידין מתנהג גם כאמין שלישוני ועובר פרוטונציה, אלקילציה וחמצון של אטום החנקן והן כתרכובת ארומטית העוברת התמרה נוקלאופילית
בשל האופי האלקטרושלילי של החנקן יש נטייה נמוכה יותר לתגובות התמרה אלקטרופילית בהשוואה לבנזן.
האופי הבסיסי של פירידין נובע מזוג האלקטרונים הלא קושר של אטום החנקן שאינו חלק מהמערכת הארומטית המצומדת
בתגובה עם חומצה הפירידין מתיינן ומתקבל קטיון פירידיניום (pyridinium) שהוא איזואלקטרוני לבנזן, אורכי הקשר וזוויות הקשרים בפירידין ובפירידיניום כמעט זהים.
פירידין הוא ליגנד חלש ויוצר קומפלקסים עם מתכות מעבר כדוגמת קומפלקסים 1:1 עם יונים דו ערכי של ניקל ונחושת

בטיחות
לפירידין נקודת הבזק (הטמפרטורה נמוכה ביותר בה הוא יכול להתנדף לקבלת תערובת דליקה עם אוויר) של 17°C ולכן הוא מוגדר "דליק מאוד". טמפרטורת ההצתה 550°C ותערובות באחוזי נפח של 1.7-10.6% פירידין באוויר נפיצות
פירידין מומס במים ורעיל לבעלי חיים וצמחים
הריכוז המרבי באוויר 5 מ"ג למ"ק אוויר
פירידין רעיל בבליעה, שאיפה או בספיגה דרך העור. סימני הרעלת פירידין כוללים:
סחררורת
כאב ראש
אובדן קואורדינציה
בחילה
ריור

הסימנים עשויים להחריף ולכלול כאבי בטן, קשיי נשימה ואובדן הכרה.
המנה הממיתה הנמוכה ביותר בבליעה באדם 500 מ"ג לק"ג
בריכוזים גבוהים יש לפירידין השפעה נרקוטית. LD50 בחולדות 891 מ"ג לק"ג.

פירידין חשוד כמסרטן אך אין עדויות מספקות לקרצינוגניות בבני אדם.

קישורים חיצוניים

MSDS של פירידין


קטגוריה:חנקן הטרוציקלי
קטגוריה:תרכובות ארומטיות
קטגוריה:ממסים אפרוטיים
קטגוריה:קבוצות פונקציונליות