Пиридин

Пиридин
Общие
Хим. формула	С5H5N
Физические свойства
Молярная масса	79,10 г/моль
Плотность	0,98272 г/см³
Термические свойства
Температура
• плавления	-41,6 °C
• кипения	115,3 °C
• вспышки	20 °C
• самовоспламенения	482 °C
Давление пара	20,8 мм рт. ст.
Классификация
PubChem	1049
InChI	InChI=1S/C5H5N/c1-2-4-6-5-3-1/h1-5H
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.

Пиридин — органическое вещество, шестичленное гетероциклическое соединение с одним атомом азота. Бесцветная жидкость с резким неприятным запахом, ядовит. Смешивается во всех соотношениях с водой и большинством органических растворителей. Обнаруживает и основные, и нуклеофильные свойства. Используется в синтезе пиперидина и лекарственных средств, инсектицидов и гербицидов, химикатов, используемых при вулканизации каучука, а также в качестве растворителя.

История открытия

Пиридин впервые был описан шотландским химиком Томасом Андерсоном в 1840-х годах. Путем перегонки костяного масла был получен пиридин и некоторые другие азотсодержащие органические соединения. Позднее в 1877 году Уильям Рамзай, шотландский британский химик, выступил с сообщением «О соединениях пиридина», перед этим выпустив в свет работу, описывающую синтез пиридина, включающий в себя пропускание смеси ацетилена и цианистого водорода через нагретую трубку. Артур Рудольф Ганч в 1882 году открыл синтез производных пиридина путем взаимодействия $\beta$-дикарбонильного соединения, альдегида и аммиака, сейчас этот метод получения известен как синтез Ганча. В 1905 году А. Е. Чичибабиным была открыта реакция конденсации альдегидов с аммиаком, которая приводит к образованию 2,3,5-замещенных пиридинов.

Строение

Молекула пиридина представляет собой плоский цикл, все атомы которого находятся в $sp^{2}$-гибридизации. Сопряженная циклическая система пиридина подобна бензольной, за исключением того, что один атом углерода замещен на атом азота. Его неподелённая электронная пара практически не участвует в сопряжении ввиду своего пространственного расположения. Вследствие электроноакцепторного действия атома азота молекула пиридина является полярной и все атомы углерода имеют некоторый положительный заряд.

Ароматическая делокализация $\pi$-электронов в молекуле пиридина иллюстрируется следующим набором резонансных структур. Отрицательный заряд преимущественно на атоме азота.

Химические свойства

Пиридин проявляет основные свойства, реагируя с кислотами с образованием солей пиридиния. Основность пиридина сравнима с основностью анилина.

Реакция Чичибабина.

Реакция Чичибабина относится к взаимодействию с нуклеофильными реагентами. В этой реакции амид натрия реагирует с пиридином с образованием 2-аминопиридина.

Из-за наличия неподелённой электронной пары азота возможно взаимодействие с электрофильными реагентами. Легко осуществляется алкилирование. Электрофильное замещение происходит при жёстких условиях в мета-положение. Окисление пиридина и его производных дает соответствующие N-оксиды, которые в те же реакции электрофильного замещения вступают легче и преимущественно дают орто- и пара-замещённые продукты.

Восстановление может проходить как гидрирование в присутствии катализатора (Pt, Ni), так и при действии натрия в абсолютном спирте.

${\ce {C5H5N + 3H2 ->[Ni, t] C5H11N}}$

${\ce {C5H5N ->[{Na}][{C2H5OH}] C5H11N}}$

Получение

Пиридин содержится в продуктах сухой перегонки каменного угля — каменноугольной смоле и подсмольных водах, откуда его и получают в промышленности. Также он есть в продуктах сухой перегонки костей. Природное сырье служит основным источником пиридина и его гомологов.

Одним из основных методов построения пиридинового ядра является конденсация 1,5-дикарбонильных соединений с аммиаком. Эта конденсация приводит к образованию 1,4-дигидропиридинов, которые при окислении ароматизуются в пиридины.

Применение

Пиридин широко используется в качестве растворителя. Большие количества этого вещества используются в качестве промежуточного продукта при производстве замещенных пиридинов, пиперидина и агрохимикатов, более 5 % лекарственных средств синтезировано на основе производных пиридина, в том числе супрастин, фтивазид и другие.

Воздействие на организм человека

Пиридин может проникать в организм при дыхании и приеме внутрь, а также через кожу. При попадании на неё вещество вызывает покраснение и ощущение жжения. Симптомы при вдыхании — от кашля, головной боли и тошноты до потери сознания. Пиридин, возможно, является канцерогенным для человека. В качестве профилактических мер при работе с веществом рекомендуется применять вентиляцию, средства защиты органов дыхания, защитную одежду и перчатки. Хранить только в оригинальной упаковке и обеспечить огнестойкость.