- Structure de la pyridine
- Moléculaire
- Cristalline
- Propriétés de la pyridine
- Apparence physique
- Masse molaire
- Densité
- Point de fusion
- Point d'ébullition
- Solubilité
- La pression de vapeur
- Densité de vapeur
- Indice de réfraction (n
- Viscosité
- Moment dipolaire
- point d'allumage
- La température d'auto-inflammation
- Décomposition
- Corrosion
- pH
- Basicité et réactivité
- Utilisations de la pyridine
- Les pesticides
- Solvant
- Médicament
- Autres
- Toxicité
- Synthèse
- Méthode Chichibabin
- Réactions
- Substitutions électrophiles
- Pyridine-N-oxyde
- Substitutions nucléophiles
- Réactions radicales
- Réaction sur l'atome d'azote
- Réaction d'hydrogénation et de réduction
- Références
La pyridine est une amine aromatique ayant la formule chimique C 5 H 5 N représente la version du benzène azoté, comme un groupe -CH a été remplacé par un atome d'azote (N). Avec le pyrrole, la pyridine constitue le groupe des amines aromatiques les plus simples de toutes.
La pyridine était initialement produite à partir de goudron de houille, mais c'était une méthode à faible rendement. Cela a conduit à la création de plusieurs méthodes pour sa synthèse chimique, prévalant celle dans laquelle la réaction du formaldéhyde, de l'acétaldéhyde et de l'ammoniac est utilisée.
Formule développée de la pyridine. Source: Calvero. / Domaine public
La pyridine a été obtenue pour la première fois par Thomas Anderson (1843), un chimiste écossais, qui, en chauffant la viande et les os d'animaux, a produit une huile à partir de laquelle la pyridine a été purifiée.
Thomas Anderson (juillet 1819)
La pyridine est utilisée comme matière première pour la synthèse de composés qui éliminent et contrôlent la prolifération des insectes, champignons, herbes, etc. Il est également utilisé dans la fabrication de nombreux médicaments et vitamines, ainsi que comme solvant.
La pyridine est un composé toxique qui peut endommager chroniquement le foie, les reins et le système nerveux central. La pyridine peut pénétrer dans le corps par ingestion, inhalation et diffusion à travers la peau. Il est connu dans le domaine chimique pour être une substance capable de provoquer l'impuissance chez l'homme.
Structure de la pyridine
Moléculaire
Structure moléculaire de la pyridine. Source: Benjah-bmm27 / Domaine public
L'image du haut montre la structure moléculaire de la pyridine représentée par un modèle de sphères et de barres. Comme on peut le voir, sa molécule est très similaire à celle du benzène, à la seule différence qu'elle fait remplacer l'un de ses carbones (sphères noires) par de l'azote (sphère bleue).
L'azote, étant plus électronégatif, attire la densité électronique vers lui-même, ce qui crée un moment dipolaire permanent dans la pyridine. Par conséquent, les molécules de pyridine interagissent par des forces dipôle-dipôle.
Les atomes d'hydrogène sont les régions pauvres en électrons, ils seront donc orientés dans la direction de l'atome d'azote d'une molécule voisine.
Cristalline
Structure cristalline de la pyridine. Source: Orci / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)
Les molécules de pyridine ont non seulement les forces dipôle-dipôle, mais également les interactions des cycles aromatiques. Ainsi, ces molécules parviennent à se positionner de manière ordonnée pour produire un cristal de structure orthorhombique (image du haut) à une température de -41,6 ° C.
Propriétés de la pyridine
Échantillon de pyridine. LHcheM / CC BY-SA (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)
Apparence physique
Liquide incolore avec une odeur piquante, semblable au poisson.
Masse molaire
79,1 g / mol
Densité
0,9819 g / mL
Point de fusion
-41,6 ºC
Point d'ébullition
115,2 ºC
Solubilité
Il est miscible à l'eau, mais également à l'alcool, à l'éther, à l'éther de pétrole, aux huiles et à de nombreux liquides organiques en général.
La pression de vapeur
16 mmHg à 20 ° C
Densité de vapeur
2,72 par rapport à l'eau = 1
Indice de réfraction (n
1 5093
Viscosité
0,88 cP
Moment dipolaire
2,2 D
point d'allumage
21 ºC
La température d'auto-inflammation
482 ºC
Décomposition
Lorsqu'il est chauffé jusqu'à décomposition, il émet de la fumée de cyanure.
Corrosion
La pyridine sous forme liquide attaque certaines formes de plastiques, caoutchoucs et revêtements.
pH
8,5 (solution 0,2 M dans l'eau)
Basicité et réactivité
La pyridine est une base faible. C'est une amine tertiaire dont la solution 0,2 M dans l'eau produit un pH de 8,5. Il a une faible affinité pour les électrons en raison de l'électronégativité de l'azote, de sorte que ses carbones ne subissent généralement pas de substitution électrophile.
La pyridine subit une substitution nucléophile, de préférence aux positions C 4 et C 2 du cycle. En raison de sa capacité à donner des électrons, la pyridine est plus résistante à l'oxydation que le benzène et réagit violemment avec l'acide sulfurique, l'acide nitrique et l'anhydride maléique.
Utilisations de la pyridine
Les pesticides
La pyridine est un précurseur des herbicides Paraquat et Diquat. De la même manière, il est utilisé pour la synthèse de l'insecticide Chlorpyrifos, dont l'étape initiale est la chloration de la pyridine. C'est également la matière première initiale pour l'obtention du fongicide à base de pyrithione.
Solvant
La pyridine est un solvant polaire, utilisé pour les réactions de déshalogénation et l'extraction d'antibiotiques. La pyridine est utilisée comme solvant dans les industries de la peinture et du caoutchouc, ainsi que dans les laboratoires de recherche comme solvant dans l'extraction des hormones végétales.
Médicament
La pyridine sert de point de départ à la synthèse du cétylpyridinium et du laurylpyridinium, composés utilisés comme antiseptiques dans les produits de soins bucco-dentaires. La molécule de pyridine fait partie de la structure chimique de nombreux médicaments.
Par exemple, l'esmeprazole, utilisé pour traiter le reflux gastro-œsophagien. La loratidine est un autre médicament préparé à base de pyridine, connu sous le nom de Claritin, qui est utilisé pour le traitement des processus allergiques.
Les comprimés de pyridine (phénazopyridine) sont utilisés dans le traitement symptomatique d'une irritation des voies urinaires, qui s'accompagne, dans certains cas, de douleurs, de brûlures et d'envie d'uriner. La phénazopyridine est un colorant qui agit comme analgésique dans les voies urinaires.
La diacylhydrazine est un dérivé de la pyridine qui a une activité antibactérienne qui exerce sur les bactéries à Gram négatif, telles que E. coli, et les bactéries à Gram positif, telles que S. albus.
La pyridine sert de base à la thiazolo pyridine, un composé à activité antivirale, en particulier contre le virus de la β-masse de la grippe. La 2-acétylpyridine, un dérivé de la pyridine, a une grande activité antitumorale et est un inhibiteur de la leucémie.
Autres
La pyridine est utilisée dans la fabrication de vitamines, de produits en caoutchouc, d'adhésifs, de peintures et d'insecticides. Il est également utilisé dans la dénaturation de l'alcool et dans la teinture de certains textiles.
20% de pyridine est utilisé dans la préparation de la pipéridine. La pipéridine est impliquée dans la vulcanisation et l'agriculture.
La pyridine est également utilisée dans la synthèse de résines de polycarbonate, comme arôme alimentaire et comme réactif pour la détection du cyanure.
Toxicité
- La pyridine pénètre dans l'organisme principalement par inhalation et diffusion à travers la peau. Une exposition aiguë à la pyridine peut provoquer une irritation des yeux et de la peau et des brûlures au contact.
- La pyridine peut provoquer des dermatites et des allergies cutanées. Le développement d'une allergie peut s'accompagner en plus de démangeaisons et d'une éruption cutanée.
- L'inhalation de pyridine peut provoquer une irritation du nez et de la gorge, accompagnée d'une toux et d'une respiration sifflante asthmatique.
- Par ingestion, la pyridine peut provoquer des nausées, des vomissements, de la diarrhée et des douleurs abdominales. De même, l'incorporation d'une forte dose de pyridine dans le corps peut provoquer: des maux de tête, de la fatigue, des évanouissements, des étourdissements, des étourdissements, de la confusion et éventuellement un coma et la mort.
- Les organes les plus affectés par l'action de la pyridine sont le foie, les reins, les organes génitaux masculins et le système nerveux central. Il peut également agir sur la moelle osseuse, induisant la production de plaquettes sanguines. Une action cancérigène de la pyridine n'a pas été mise en évidence dans les expérimentations animales.
L'OSHA a fixé une limite d'exposition aéroportée de 5 ppm par quart de travail de 8 heures.
Synthèse
Les premières méthodes d'obtention de la pyridine étaient basées sur son extraction à partir de matières organiques. Thomas Anderson (1843) a obtenu pour la première fois de la pyridine en chauffant de la viande et des os d'animaux. Dans un premier temps, Anderson a produit une huile à partir de laquelle il a réussi à distiller la pyridine.
Traditionnellement, la pyridine était obtenue à partir du goudron de houille ou de la gazéification du charbon. Ces procédures étaient lourdes et peu productives, car la concentration de pyridine dans ces matières premières était très faible. Il fallait donc une méthode de synthèse.
Méthode Chichibabin
Bien qu'il existe de nombreuses méthodes pour la synthèse de la pyridine, la procédure Chichibabin introduite en 1923 est toujours principalement utilisée. Dans cette méthode, la pyridine est synthétisée à partir de la réaction du formaldéhyde, de l'acétaldéhyde et de l'ammoniac, qui sont des réactifs bon marché.
Dans la première étape, le formaldéhyde et l'acétaldéhyde réagissent pour former le composé acroléine, dans une réaction de condensation de Knoevenagel, formant également de l'eau.
Condensation de pyridine à partir d'acroléine et d'acétaldéhyde
Enfin, dans un second temps, l'acroléine réagit avec le formaldéhyde et l'ammoniaque pour former la dihydropyridine. Ensuite, la dihydropyridine est oxydée en pyridine dans une réaction à 350-550 ° C en présence d'un catalyseur solide, par exemple de la silice-alumine.
Réactions
Substitutions électrophiles
Ces substitutions ne se produisent généralement pas en raison de la faible densité électronique de la pyridine.
La sulfanation est plus difficile que la nitration. Mais la bromation et la chloration se produisent plus facilement.
Pyridine-N-oxyde
Le site d'oxydation de la pyridine est l'atome d'azote, l'oxydation étant produite par des peracides (acides qui ont un groupe OOH). L'oxydation de l'azote favorise la substitution électrophile aux carbones 2 et 4 de la pyridine.
Substitutions nucléophiles
La pyridine peut subir diverses substitutions nucléophiles en raison de la faible densité électronique des carbones du cycle pyridine. Ces substitutions se produisent plus facilement dans la molécule de pyridine modifiée par le brome, le chlore, le fluor ou l'acide sulfonique.
Les composés qui réalisent les attaques nucléophiles sur la pyridine sont généralement: les alcoolates, les thiolates, les amines et l'ammoniac.
Réactions radicales
La pyridine peut être dimérisée par des réactions radicalaires. La dimérisation radicalaire de la pyridine est réalisée avec du sodium élémentaire ou du nickel de Raney, pouvant produire de la 4,4'-bipéridine ou de la 2,2'-bipéridine.
Réaction sur l'atome d'azote
Les acides, selon Lewis, s'ajoutent facilement à l'atome d'azote de la pyridine, formant des sels de pyridinium. La pyridine est une base de Lewis qui donne une paire d'électrons.
Réaction d'hydrogénation et de réduction
La pipéridine est produite par hydrogénation de la pyridine avec du nickel, du cobalt ou du ruthénium. Cette réaction est effectuée à des températures élevées accompagnées de l'utilisation d'un catalyseur.
Références
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