Pyridine
IUPAC name	Pyridine
Other names	Azabenzene Azine py
Identifiers
CAS number	]]
SMILES	C1=NC=CC=C1
Properties
Molecular formula	C5H5N
Appearance	colourless liquid
Density	0.9819 g/cm³, liquid
Melting point	−41.6 °C
Boiling point	115.2 °C
Solubility in water	Miscible
Viscosity	0.94 cP at 20 °C
Hazards
EU classification	Flammable (F) Harmful (Xn)
NFPA 704	3 2 0
Flash point	21 °C
Related Compounds
Related amines	Picoline Quinoline
Related compounds	Aniline Pyrimidine
Except where noted otherwise, data are given for materials in their standard state (at 25 °C, 100 kPa)

Pyridin ist eine grundlegend wichtige chemische Verbindung mit der Formel C5H5N. Es ist eine Flüssigkeit mit einem deutlich fauligen, fischigen Geruch. Seine Moleküle haben eine sechsgliedrige Ringstruktur, die in vielen Verbindungen, einschließlich der Nikotinamide, gefunden werden kann.

Diese Verbindung hat zahlreiche Anwendungen. Es ist sowohl ein vielseitiges Lösungsmittel als auch ein Baustein für eine Vielzahl anderer organischer Verbindungen. Es ist ein Ausgangsmaterial bei der Herstellung von Insektiziden, Herbiziden, Pharmazeutika, Lebensmittelaromen, Farbstoffen, Kautschukchemikalien, Klebstoffen, Farben, Sprengstoffen und Desinfektionsmitteln. Darüber hinaus ist es ein Denaturierungsmittel für Frostschutzmittelgemische und wird manchmal als Ligand in der Koordinationschemie verwendet.

Eigenschaften

Pyridiniumkation.

Pyridin kann als heterocyclische aromatische organische Verbindung klassifiziert werden. Jedes Molekül Pyridin ist ein sechsgliedriger Ring, der mit der Struktur von Benzol verwandt ist — eine CH-Gruppe im Benzolring wird durch ein Stickstoffatom ersetzt.

Pyridin hat ein einzelnes Elektronenpaar am Stickstoffatom. Da dieses einsame Paar nicht in das aromatische System der „pi“ -Elektronen delokalisiert ist, ist Pyridin basisch und hat ähnliche chemische Eigenschaften wie tertiäre Amine.Pyridin wird durch Reaktion mit Säuren protoniert und bildet ein positiv geladenes aromatisches mehratomiges Ion, das als Pyridiniumkation bezeichnet wird. Dieses Kation ist die konjugierte Säure von Pyridin und sein pKa hat einen Wert von 5,30.

Die Bindungslängen und Bindungswinkel in Pyridin und dem Pyridiniumion sind nahezu identisch. Dies liegt daran, dass die Protonierung von Pyridin das aromatische pi-System nicht beeinflusst.

Die Struktur des Pyridinmoleküls macht es polar. Es ist somit ein polares, aber aprotisches Lösungsmittel. Es ist mit einer breiten Palette anderer Lösungsmittel, einschließlich Hexan und Wasser, vollständig mischbar.

Vorkommen und Synthese

Pyridin wurde ursprünglich industriell aus Rohkohlenteer isoliert. In der Industrie und im Labor gibt es mittlerweile viele Methoden zur Synthese von Pyridin und seinen Derivaten.

Derzeit wird Pyridin aus Acetaldehyd, Formaldehyd und Ammoniak synthetisiert, wobei Acrolein als Zwischenprodukt verwendet wird:

CH2O + NH3 + 2 CH3CHO → C5H5N + 3 H2O

Durch Ersetzen von Acetaldehyd durch andere Aldehyde kann man alkyl- und arylsubstituierte Pyridine erhalten. 26.000 Tonnen wurden 1989 weltweit produziert.

Zusätzliche Synthesemethoden

• Die Hantzsch-Pyridinsynthese ist eine Mehrkomponentenreaktion mit Formaldehyd, einem Ketoester und einem Stickstoffdonor.
• Weitere Beispiele der Pyridinklasse können durch Umsetzung von 1,5-Diketonen mit Ammoniumacetat in Essigsäure und anschließender Oxidation gebildet werden. Diese Reaktion wird als „Kröhnke-Pyridinsynthese“ bezeichnet.“
• Pyridiniumsalze können in der Zincke-Reaktion erhalten werden.
• Die „Ciamician-Dennstedt-Umlagerung“ (1881) ist die Ringexpansion von Pyrrol mit Dichlorcarbon zu 3-Chlorpyridin und HCl
• Bei der „Chichibabin-Pyridin-Synthese“ (Aleksei Chichibabin, 1906) sind die Reaktanten drei Äquivalente eines linearen Aldehyds und Ammoniak

Organische Reaktionen

Bei organischen Reaktionen sind Pyridin- verhält sich wie ein tertiäres Amin mit Protonierung, Alkylierung, Acylierung und N-Oxidation am Stickstoffatom. Es verhält sich auch als aromatische Verbindung mit nukleophilen Substitutionen.

• Pyridin ist ein gutes Nukleophil (mit einer Donorzahl von 33,1). Es wird leicht von Alkylierungsmitteln angegriffen, um N-Alkylpyridiniumsalze zu erhalten.Die nucleophile aromatische Substitution findet beispielsweise bei der Chichibabin-Reaktion von Pyridin mit Natriumamid zu 2-Aminopyridin an C2 und C4 statt. Bei der Emmert-Reaktion (B. Emmert, 1939) wird Pyridin mit einem Keton in Gegenwart von Aluminium oder Magnesium und Quecksilberchlorid ebenfalls bei C 2 zum Carbinol umgesetzt.

Anwendungen

• Pyridin wird häufig als vielseitiges Lösungsmittel verwendet. Deuteriertes Pyridin, genannt Pyridin-d5, ist ein übliches Lösungsmittel für1H-NMR-Spektroskopie.

• Es ist wichtig in der industriellen organischen Chemie, sowohl als grundlegender Baustein als auch als Lösungsmittel und Reagenz in der organischen Synthese. Es wird als Lösungsmittel in Knoevenagel-Kondensationen verwendet.

• Pyridin-Boran, C5H5NBH3 (Schmelzpunkt 10-11 ° C), ist ein mildes Reduktionsmittel mit verbesserter Stabilität im Vergleich zu Natriumborhydrid (NaBH4) in protischen Lösungsmitteln und verbesserter Löslichkeit in aprotischen organischen Lösungsmitteln.

• Pyridin-Schwefeltrioxid, C5H5NSO3 (mp 175 °C), ist ein Sulfonierungsmittel, das verwendet wird, um Alkohole in Sulfonate umzuwandeln, die wiederum bei der Reduktion mit Hydridmitteln eine C-O-Bindungsspaltung (Break-up) erfahren.

• Es ist ein Ausgangsmaterial bei der Synthese von Verbindungen, die als Zwischenprodukte bei der Herstellung von Insektiziden, Herbiziden, Pharmazeutika, Lebensmittelaromen, Farbstoffen, Kautschukchemikalien, Klebstoffen, Farben, Sprengstoffen und Desinfektionsmitteln verwendet werden.

• Es wird als Denaturierungsmittel für Frostschutzmittelgemische verwendet.

• Es wird manchmal als Ligand in der Koordinationschemie verwendet.

Sicherheits- und Umweltfragen

Pyridin ist giftig. (Die orale letale Dosis LD50 bei Ratten betrug 891 mg kg-1). Es ist flüchtig und kann über die Haut aufgenommen werden. Die verfügbaren Daten deuten darauf hin, dass „die Exposition gegenüber Pyridin im Trinkwasser bei Mäusen bei allen Dosisstufen zu einer Verringerung der Spermienmotilität und bei Ratten zu einer Verlängerung des Östruszyklus bei der höchsten Dosisstufe führte“.Derzeit zeigten seine Bewertungen als möglicher krebserregender Wirkstoff, dass es unzureichende Beweise für die Kanzerogenität von Pyridin beim Menschen gibt, obwohl es nur begrenzte Beweise für krebserzeugende Wirkungen bei Tieren gibt.

Zu den Auswirkungen einer akuten Pyridinintoxikation gehören Schwindel, Kopfschmerzen, Übelkeit und Anorexie. Weitere Symptome sind Bauchschmerzen und Lungenstauung. Obwohl Pyridin oxidationsbeständig ist, wird es von Bakterien leicht abgebaut, wobei Ammonium und Kohlendioxid als terminale Abbauprodukte freigesetzt werden.

Verwandte Verbindungen

Strukturell oder chemisch verwandte Verbindungen sind:

• DMAP, kurz für 4-Dimethylaminopyridin
• Bipyridin und viologen sind einfache Polypyridinverbindungen, die aus zwei Pyridinmolekülen bestehen, die durch eine Einfachbindung verbunden sind
• Terpyridin, ein Molekül aus drei Pyridinringen, die durch zwei Einfachbindungen miteinander verbunden sind.
• Chinolin und Isochinolin haben Pyridin und einen Benzolring miteinander fusioniert.
• Anilin ist ein Benzolderivat mit einer angehängten NH2-Gruppe und kein Pyridin
• Diazine sind Verbindungen mit einem weiteren Kohlenstoff, der durch Stickstoff ersetzt ist, wie Pyrazin und Pyramidin
• Triazine sind Verbindungen mit zwei weiteren Kohlenstoffatomen, die durch Stickstoff ersetzt sind, und ein Tetrazin hat vier Stickstoffatome
• 2,6-Lutidin ist ein Trivialname für 2,6-Dimethylpyridin.
• Collidin ist der Trivialname für 2,4,6-Trimethylpyridin.
• Pyridinium-p-toluolsulfonat (PPTS) ist ein Salz, das durch Protonenaustausch zwischen Pyridin und p-toluolsulfonsäure gebildet wird
• 2-Chlorpyridin ist ein toxischer, umweltbedeutender Bestandteil des Abbaus des Pestizids Imidacloprid.

Anmerkungen