Pireno

pireno es un hidrocarburo aromático policíclico (PAH) que consta de cuatro anillos de benceno fusionados, lo que da como resultado un sistema aromático plano. La fórmula química es C₁₆H₁₀. Este sólido de color amarillo verdoso es el HAP perifusionado más pequeño (aquel en el que los anillos están fusionados a través de más de una cara). El pireno se forma durante la combustión incompleta de compuestos orgánicos.

Ocurrencia y propiedades

El pireno se aisló por primera vez del alquitrán de hulla, donde se encuentra hasta en un 2% en peso. Como HAP perifusionado, el pireno está mucho más estabilizado por resonancia que su isómero fluoranteno, que contiene un anillo de cinco miembros. Por tanto, se produce en una amplia gama de condiciones de combustión. Por ejemplo, los automóviles producen aproximadamente 1 μg/km.

Reacciones

La oxidación con cromato produce perinaftenona y luego ácido naftaleno-1,4,5,8-tetracarboxílico. El pireno sufre una serie de reacciones de hidrogenación y es susceptible a la halogenación, adiciones de Diels-Alder y nitración, todas con distintos grados de selectividad. La bromación ocurre en una de las 3 posiciones.

La reducción con sodio produce el anión radical. A partir de este anión se pueden preparar diversos complejos de pi-areno.

Fotofísica

pireno y sus derivados se usan comercialmente para hacer precursores de colorantes y colorantes, por ejemplo, piranina y ácido naftaleno-1,4,5,8-tetracarboxílico. Tiene una fuerte absorbancia en UV-Vis en tres bandas afiladas a 330 nm en DCM. La emisión está cerca de la absorción, pero se mueve a 375 nm. La morfología de las señales cambia con el solvente. Sus derivados también son sondas moleculares valiosas a través de la espectroscopía de fluorescencia, que tienen un alto rendimiento cuántico y una vida útil (0.65 y 410 nanosegundos, respectivamente, en etanol a 293 K). El pireno fue la primera molécula para la cual se descubrió el comportamiento del excímero. Tal excimer aparece alrededor de 450 nm. Theodor Förster informó esto en 1954.

aplicaciones

Imagen STM de Br autoensamblado₄Py moléculas en la superficie Au(111) (top) y su modelo (bottom; esfera rosa son átomos Br).

El espectro de emisión de fluorescencia del pireno es muy sensible a la polaridad del disolvente, por lo que se ha utilizado pireno como sonda para determinar los entornos de los disolventes. Esto se debe a que su estado excitado tiene una estructura no plana diferente a la del estado fundamental. Ciertas bandas de emisión no se ven afectadas, pero otras varían en intensidad debido a la fuerza de la interacción con un disolvente.

Los pirenos son fuertes materiales donantes de electrones y se pueden combinar con varios materiales para crear sistemas donadores-aceptores de electrones que se pueden utilizar en aplicaciones de conversión de energía y captación de luz.

Factores ambientales y de seguridad

Aunque no es tan problemático como el benzopireno, los estudios en animales han demostrado que el pireno es tóxico para los riñones y el hígado. Ahora se sabe que el pireno afecta a varias funciones vivas en peces y algas.

Su biodegradación ha sido muy examinada. El proceso comienza con dihidroxilación en cada uno de los dos tipos de enlaces CH = CH. Los experimentos en cerdos muestran que el 1-hidroxipireno urinario es un metabolito del pireno, cuando se administra por vía oral.

Fuentes citadas

• Haynes, William M., ed. (2016). CRC Manual de Química y Física (97a edición). CRC Prensa. ISBN 9781498754293.