Piridina
La piridina es un compuesto orgánico heterocíclico básico con la fórmula química C5H5N. Está relacionado estructuralmente con el benceno, con un grupo metino (=CH−) reemplazado por un átomo de nitrógeno. Es un líquido altamente inflamable, débilmente alcalino, miscible en agua con un olor distintivo y desagradable a pescado. La piridina es incolora, pero las muestras más viejas o impuras pueden aparecer amarillas, debido a la formación de cadenas poliméricas insaturadas extendidas, que muestran una conductividad eléctrica significativa. El anillo de piridina se encuentra en muchos compuestos importantes, incluidos agroquímicos, productos farmacéuticos y vitaminas. Históricamente, la piridina se producía a partir del alquitrán de hulla. A partir de 2016, se sintetiza en la escala de unas 20.000 toneladas por año en todo el mundo.
Propiedades
Propiedades físicas
El momento dipolar eléctrico molecular es de 2,2 debyes. La piridina es diamagnética y tiene una susceptibilidad diamagnética de −48,7 × 10−6 cm3·mol−1. La entalpía estándar de formación es de 100,2 kJ·mol−1 en la fase líquida y de 140,4 kJ·mol−1 en la fase gaseosa. A 25 °C, la piridina tiene una viscosidad de 0,88 mPa/s y una conductividad térmica de 0,166 W·m−1·K−1. La entalpía de vaporización es 35,09 kJ·mol−1 en el punto de ebullición y presión normal. La entalpía de fusión es 8,28 kJ·mol−1 en el punto de fusión.
Los parámetros críticos de la piridina son presión de 6,70 MPa, temperatura de 620 K y volumen de 229 cm3·mol−1. En el rango de temperatura de 340–426 °C, su presión de vapor p se puede describir con la ecuación de Antoine
- log10 p=A− − BC+T{displaystyle log _{10}p=A-{frac {B}{C+T}}
donde T es la temperatura, A = 4,16272, B = 1371,358 K y C = −58,496 K.
Estructura
El anillo de piridina forma un hexágono C5N. Se observan ligeras variaciones de las distancias C−C y C−N, así como los ángulos de enlace.
Cristalografía
La piridina cristaliza en un sistema cristalino ortorrómbico con grupo espacial Pna21 y parámetros de red a = 1752 pm, b = 897 pm, c = 1135 pm y 16 unidades de fórmula por celda unitaria (medidas a 153 K). A modo de comparación, el benceno cristalino también es ortorrómbico, con el grupo espacial Pbca, a = 729,2 pm, b = 947,1 pm, c = 674,2 pm (a 78 K), pero el número de moléculas por célula es solo 4. Esta diferencia se relaciona en parte con la menor simetría de la molécula de piridina individual (C2v vs D6h para benceno). Se conoce un trihidrato (piridina·3H2O); también cristaliza en un sistema ortorrómbico en el grupo espacial Pbca, parámetros de red a = 1244 pm, b = 1783 pm, c = 679 pm y ocho unidades de fórmula por celda unitaria (medidas a 223 K).
Espectroscopía
El espectro de absorción óptica de la piridina en hexano consta de bandas en las longitudes de onda de 195, 251 y 270 nm. Con coeficientes de extinción respectivos (ε) de 7500, 2000 y 450 L·mol−1·cm−1, estas bandas se asignan a Transiciones π → π*, π → π* y n → π*.
El espectro de resonancia magnética nuclear (RMN) de 1H muestra señales de protones α-(δ 8,5), γ-(δ7,5) y β (δ7). Por el contrario, la señal del protón para el benceno se encuentra en δ7.27. Los desplazamientos químicos más grandes de los protones α y γ en comparación con el benceno resultan de la menor densidad de electrones en las posiciones α y γ, que pueden derivarse de las estructuras de resonancia. La situación es bastante similar para los espectros de RMN de 13C de piridina y benceno: la piridina muestra un triplete en δ(α-C) = 150 ppm, δ(β-C) = 124 ppm y δ(γ-C) = 136 ppm, mientras que el benceno tiene una sola línea a 129 ppm. Todos los turnos se cotizan para las sustancias sin disolventes. La piridina se detecta convencionalmente mediante cromatografía de gases y métodos de espectrometría de masas.
Vínculos
La piridina tiene un sistema conjugado de seis electrones π que están deslocalizados sobre el anillo. La molécula es plana y, por tanto, sigue los criterios de Hückel para sistemas aromáticos. A diferencia del benceno, la densidad de electrones no se distribuye uniformemente sobre el anillo, lo que refleja el efecto inductivo negativo del átomo de nitrógeno. Por esta razón, la piridina tiene un momento dipolar y una estabilización resonante más débil que el benceno (energía de resonancia 117 kJ·mol−1 en piridina frente a 150 kJ·mol−1 en benceno).
Los átomos del anillo en la molécula de piridina tienen hibridación sp2. El nitrógeno participa en el sistema aromático de enlace π utilizando su orbital p no hibridado. El par solitario está en un orbital sp2, que se proyecta hacia afuera desde el anillo en el mismo plano que los enlaces σ. Como resultado, el par solitario no contribuye al sistema aromático, pero influye de manera importante en las propiedades químicas de la piridina, ya que apoya fácilmente la formación de enlaces a través de un ataque electrofílico. Sin embargo, debido a la separación del par solitario del sistema de anillos aromáticos, el átomo de nitrógeno no puede exhibir un efecto mesomérico positivo.
Se conocen muchos análogos de la piridina donde el N se reemplaza por otros heteroátomos (ver la figura a continuación). La sustitución de un C–H en la piridina por un segundo N da lugar a los heterociclos de diazina (C4H4N2), con el nombres piridazina, pirimidina y pirazina.
 Longitudes y ángulos de benceno, piridina, fosforina, arsabenzene, stibabenzene, y bismabenzene |  orbitales atómicos en piridina |
 Estructuras de resonancia de la piridina |  orbitales atómicos en piridina protonada |
Historia
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La piridina impura sin duda fue preparada por los primeros alquimistas calentando huesos de animales y otra materia orgánica, pero la primera referencia documentada se atribuye al científico escocés Thomas Anderson. En 1849, Anderson examinó el contenido del aceite obtenido mediante el calentamiento a alta temperatura de huesos de animales. Entre otras sustancias, separó del aceite un líquido incoloro y de olor desagradable, del que dos años después aisló la piridina pura. Lo describió como altamente soluble en agua, fácilmente soluble en ácidos concentrados y sales al calentarlo, y solo ligeramente soluble en aceites.
Debido a su inflamabilidad, Anderson nombró a la nueva sustancia piridina, por el griego: πῦρ (pyr) que significa fuego. El sufijo idina se agregó de acuerdo con la nomenclatura química, como en toluidina, para indicar un compuesto cíclico que contiene un átomo de nitrógeno.
La estructura química de la piridina se determinó décadas después de su descubrimiento. Wilhelm Körner (1869) y James Dewar (1871) sugirieron que, en analogía entre la quinolina y la naftalina, la estructura de la piridina se deriva del benceno al sustituir una unidad C-H con un átomo de nitrógeno. La sugerencia de Körner y Dewar se confirmó más tarde en un experimento en el que la piridina se redujo a piperidina con sodio en etanol. En 1876, William Ramsay combinó acetileno y cianuro de hidrógeno en piridina en un horno de tubo de hierro al rojo vivo. Esta fue la primera síntesis de un compuesto heteroaromático.
La primera síntesis importante de derivados de piridina fue descrita en 1881 por Arthur Rudolf Hantzsch. La síntesis de piridina de Hantzsch generalmente usa una mezcla 2: 1: 1 de un β-cetoácido (a menudo acetoacetato), un aldehído (a menudo formaldehído) y amoníaco o su sal como donante de nitrógeno. Primero, se obtiene una piridina doblemente hidrogenada, que luego se oxida al derivado de piridina correspondiente. Emil Knoevenagel demostró que se pueden producir derivados de piridina asimétricamente sustituidos con este proceso.
Los métodos contemporáneos de producción de piridina tenían un bajo rendimiento y la creciente demanda del nuevo compuesto instó a buscar rutas más eficientes. Un gran avance se produjo en 1924 cuando el químico ruso Aleksei Chichibabin inventó una reacción de síntesis de piridina, que se basaba en reactivos económicos. Este método todavía se usa para la producción industrial de piridina.
Ocurrencia
La piridina no es abundante en la naturaleza, excepto en las hojas y raíces de la belladona (Atropa belladonna) y en el malvavisco (Althaea officinalis). Los derivados de piridina, sin embargo, a menudo forman parte de biomoléculas como los alcaloides.
En la vida diaria, pequeñas cantidades de piridina son componentes de los compuestos orgánicos volátiles que se producen en los procesos de tostado y enlatado, p. en pollo frito, sukiyaki, café tostado, papas fritas y tocino frito. Se pueden encontrar rastros de piridina en el queso Beaufort, las secreciones vaginales, el té negro, la saliva de las personas que padecen gingivitis y la miel de girasol.
4-bromopyridine
2,2'-bipyridine
ácido piridina-2,6-dicarboxílico (ácido típicolínico)
Forma general de la cación de piridinio
Producción
Históricamente, la piridina se extraía del alquitrán de hulla o se obtenía como subproducto de la gasificación del carbón. El proceso requiere mucho trabajo y es ineficiente: el alquitrán de hulla contiene solo alrededor del 0,1% de piridina y, por lo tanto, se requirió una purificación en varias etapas, lo que redujo aún más la producción. Hoy en día, la mayoría de las piridinas se sintetizan a partir de amoníaco, aldehídos y nitrilos, algunas de las cuales son adecuadas para la piridina. También se conocen varias reacciones de nombre, pero no se practican a escala.
En 1989, se produjeron 26.000 toneladas de piridina en todo el mundo. Otros derivados importantes son 2-, 3-, 4-metilpiridinas y 5-etil-2-metilpiridina. La escala combinada de estas alquilpiridinas coincide con la de la piridina misma. Entre los 25 sitios de producción más grandes de piridina, once están ubicados en Europa (desde 1999). Los principales productores de piridina incluyen Evonik Industries, Rütgers Chemicals, Jubilant Life Sciences, Imperial Chemical Industries y Koei Chemical. La producción de piridina aumentó significativamente a principios de la década de 2000, con una capacidad de producción anual de 30 000 toneladas solo en China continental. La empresa conjunta estadounidense-china Vertellus es actualmente el líder mundial en la producción de piridina.
Síntesis de chichibabina
La síntesis de piridina de Chichibabin se informó en 1924 y el enfoque básico sustenta varias rutas industriales. En su forma general, la reacción implica la reacción de condensación de aldehídos, cetonas, compuestos de carbonilo α, β-insaturados o cualquier combinación de los anteriores, en amoníaco o derivados de amoníaco. La aplicación de la síntesis de piridina de Chichibabin sufre bajos rendimientos, a menudo alrededor del 30%, sin embargo, los precursores son económicos. En particular, la piridina no sustituida se produce a partir de formaldehído y acetaldehído. Primero, la acroleína se forma en una condensación de Knoevenagel a partir del acetaldehído y el formaldehído. Luego, la acroleína se condensa con acetaldehído y amoníaco para dar dihidropiridina, que se oxida a piridina. Este proceso se lleva a cabo en fase gaseosa a 400-450 °C. Los catalizadores típicos son formas modificadas de alúmina y sílice. La reacción se ha adaptado para producir varias metilpiridinas.
Desalquilación y descarboxilación de piridinas sustituidas
La piridina se puede preparar por desalquilación de piridinas alquiladas, que se obtienen como subproductos en la síntesis de otras piridinas. La desalquilación oxidativa se lleva a cabo utilizando aire sobre catalizador de óxido de vanadio (V), mediante desalquilación de vapor sobre un catalizador a base de níquel o hidrodesalquilación con un catalizador a base de plata o platino. Se pueden lograr rendimientos de piridina de hasta el 93% con el catalizador a base de níquel. La piridina también se puede producir mediante la descarboxilación del ácido nicotínico con cromita de cobre.
Ciclación de Bönnemann
La trimerización de una parte de una molécula de nitrilo y dos partes de acetileno en piridina se denomina ciclación de Bönnemann. Esta modificación de la síntesis de Reppe puede activarse por calor o por luz. Mientras que la activación térmica requiere altas presiones y temperaturas, la cicloadición fotoinducida procede en condiciones ambientales con CoCp2(cod) (Cp = ciclopentadienilo, cod = 1,5-ciclooctadieno) como catalizador, y puede ser realizado incluso en agua. De esta forma se pueden producir una serie de derivados de piridina. Cuando se usa acetonitrilo como nitrilo, se obtiene 2-metilpiridina, que se puede desalquilar a piridina.
Otros métodos
La síntesis de piridina de Kröhnke proporciona un método bastante general para generar piridinas sustituidas utilizando la piridina como reactivo que no se incorpora al producto final. La reacción de piridina con bromometilcetonas da la sal de piridinio relacionada, en la que el grupo metileno es muy ácido. Esta especie se somete a una adición similar a la de Michael a carbonilos α, β-insaturados en presencia de acetato de amonio para cerrar el anillo y formar la piridina sustituida deseada, así como el bromuro de piridinio.
El reordenamiento de Ciamician-Dennstedt implica la expansión del anillo de pirrol con diclorocarbeno a 3-cloropiridina.
En la síntesis de Gattermann-Skita, una sal de éster de malonato reacciona con diclorometilamina.
Otros métodos incluyen la síntesis de piridina de Boger y la reacción de Diels-Alder de un alqueno y un oxazol.
Biosíntesis
Varios derivados de piridina juegan un papel importante en los sistemas biológicos. Si bien su biosíntesis no se comprende completamente, el ácido nicotínico (vitamina B3) se encuentra en algunas bacterias, hongos y mamíferos. Los mamíferos sintetizan ácido nicotínico a través de la oxidación del aminoácido triptófano, donde un producto intermedio, el derivado de anilina quinurenina, crea un derivado de piridina, quinolinato y luego ácido nicotínico. Por el contrario, las bacterias Mycobacterium tuberculosis y Escherichia coli producen ácido nicotínico por condensación de gliceraldehído 3-fosfato y ácido aspártico.
Reacciones
Debido al nitrógeno electronegativo en el anillo de piridina, la piridina entra menos fácilmente en las reacciones de sustitución aromática electrófila que los derivados del benceno. En cambio, en términos de su reactividad, la piridina se parece al nitrobenceno.
En consecuencia, la piridina es más propensa a la sustitución nucleófila, como lo demuestra la facilidad de metalación por bases organometálicas fuertes. La reactividad de la piridina se puede distinguir por tres grupos químicos. Con los electrófilos, la sustitución electrofílica tiene lugar donde la piridina expresa propiedades aromáticas. Con los nucleófilos, la piridina reacciona en las posiciones 2 y 4 y, por lo tanto, se comporta de manera similar a las iminas y carbonilos. La reacción con muchos ácidos de Lewis da como resultado la adición de piridina al átomo de nitrógeno, que es similar a la reactividad de las aminas terciarias. La capacidad de la piridina y sus derivados para oxidarse, formando óxidos de amina (N-óxidos), también es una característica de las aminas terciarias.
El centro de nitrógeno de la piridina presenta un par de electrones solitario básico. Este par solitario no se superpone con el anillo aromático del sistema π, por lo que la piridina es básica y tiene propiedades químicas similares a las de las aminas terciarias. La protonación da piridinio, C5H5NH+. El pKa del ácido conjugado (el catión piridinio) es 5,25. Las estructuras de piridina y piridinio son casi idénticas. El catión piridinio es isoelectrónico con el benceno. El p-toluenosulfonato de piridinio (PPTS) es una sal de piridinio ilustrativa; se produce tratando la piridina con ácido p-toluenosulfónico. Además de la protonación, la piridina sufre alquilación, acilación y N-oxidación centradas en N. Se ha demostrado que la piridina y la poli(4-vinil)piridina forman hilos moleculares conductores con una notable estructura de polienimina con la irradiación UV, un proceso que explica al menos parte de la absorción de luz visible por muestras de piridina envejecidas. Se ha predicho teóricamente que estos cables son donantes y aceptores de electrones altamente eficientes y, sin embargo, son resistentes a la oxidación del aire.
Sustituciones electrofílicas
Debido a la disminución de la densidad de electrones en el sistema aromático, las sustituciones electrófilas se suprimen en la piridina y sus derivados. La alquilación o acilación de Friedel-Crafts generalmente fallan para la piridina porque conducen solo a la adición en el átomo de nitrógeno. Las sustituciones generalmente ocurren en la posición 3, que es el átomo de carbono más rico en electrones en el anillo y, por lo tanto, es más susceptible a una adición electrofílica.
La nitración directa de piridina es lenta. Los derivados de piridina en los que el átomo de nitrógeno se criba estérica y/o electrónicamente se pueden obtener mediante nitración con tetrafluoroborato de nitronio (NO2BF4). De esta forma, se puede obtener 3-nitropiridina mediante la síntesis de 2,6-dibromopiridina seguida de nitración y desbromación.
La sulfonación de la piridina es aún más difícil que la nitración. Sin embargo, se puede obtener ácido piridin-3-sulfónico. La reacción con el grupo SO3 también facilita la adición de azufre al átomo de nitrógeno, especialmente en presencia de un catalizador de sulfato de mercurio (II).
En contraste con las nitraciones y sulfonaciones lentas, la bromación y cloración de la piridina proceden bien.
N-óxido de piridina
La oxidación de la piridina ocurre en nitrógeno para dar N-óxido de piridina. La oxidación se puede conseguir con perácidos:
- C5H5N + RCO3H → C5H5NO + RCO2H
Algunas sustituciones electrofílicas en la piridina se efectúan de manera útil utilizando N-óxido de piridina seguido de desoxigenación. La adición de oxígeno suprime más reacciones en el átomo de nitrógeno y promueve la sustitución en los 2 y 4 carbonos. A continuación, el átomo de oxígeno se puede eliminar, p. utilizando polvo de zinc.
Sustituciones nucleófilas
En contraste con el anillo de benceno, la piridina admite de manera eficiente varias sustituciones nucleofílicas. La razón de esto es una densidad de electrones relativamente más baja de los átomos de carbono del anillo. Estas reacciones incluyen sustituciones con eliminación de un ion hidruro y eliminación-adiciones con formación de una configuración de arino intermedia, y por lo general proceden en la posición 2 o 4.
Muchas sustituciones nucleofílicas ocurren más fácilmente no con piridina pura sino con piridina modificada con bromo, cloro, flúor o fragmentos de ácido sulfónico que luego se convierten en un grupo saliente. Entonces, el flúor es el mejor grupo saliente para la sustitución con compuestos de organolitio. Los compuestos de ataque nucleofílico pueden ser alcóxidos, tiolatos, aminas y amoníaco (a presiones elevadas).
En general, el ion hidruro es un grupo saliente pobre y ocurre solo en unas pocas reacciones heterocíclicas. Incluyen la reacción de Chichibabin, que produce derivados de piridina aminados en la posición 2. Aquí, la amida de sodio se usa como nucleófilo produciendo 2-aminopiridina. El ion hidruro liberado en esta reacción se combina con un protón de un grupo amino disponible, formando una molécula de hidrógeno.
Al igual que el benceno, las sustituciones nucleofílicas de la piridina pueden dar como resultado la formación de intermediarios de piridina como heteroarina. Para este propósito, los derivados de piridina pueden eliminarse con buenos grupos salientes usando bases fuertes como el terc-butóxido de sodio y potasio. La posterior adición de un nucleófilo al triple enlace tiene baja selectividad y el resultado es una mezcla de los dos posibles aductos.
Reacciones radicales
La piridina admite una serie de reacciones radicales, que se utiliza en su dimerización a bipiridinas. La dimerización por radicales de piridina con sodio elemental o níquel Raney produce selectivamente 4,4'-bipiridina o 2,2'-bipiridina, que son reactivos precursores importantes en la industria química. Una de las reacciones de nombre que involucran radicales libres es la reacción de Minisci. Puede producir 2-terc-butilpiridina al hacer reaccionar piridina con ácido piválico, nitrato de plata y amonio en ácido sulfúrico con un rendimiento del 97 %.
Reacciones en el átomo de nitrógeno
Los ácidos de Lewis se agregan fácilmente al átomo de nitrógeno de la piridina, formando sales de piridinio. La reacción con haluros de alquilo conduce a la alquilación del átomo de nitrógeno. Esto crea una carga positiva en el anillo que aumenta la reactividad de la piridina tanto a la oxidación como a la reducción. La reacción de Zincke se utiliza para la introducción selectiva de radicales en compuestos de piridinio (no tiene relación con el elemento químico zinc).
Hidrogenación y reducción
La piperidina se produce por hidrogenación de piridina con un catalizador a base de níquel, cobalto o rutenio a temperaturas elevadas. La hidrogenación de piridina a piperidina libera 193,8 kJ·mol−1, que es ligeramente menor que la energía de hidrogenación del benceno (205,3 kJ·mol−1).
Los derivados parcialmente hidrogenados se obtienen en condiciones más suaves. Por ejemplo, la reducción con hidruro de litio y aluminio produce una mezcla de 1,4-dihidropiridina, 1,2-dihidropiridina y 2,5-dihidropiridina. La síntesis selectiva de 1,4-dihidropiridina se logra en presencia de complejos organometálicos de magnesio y zinc, y la (Δ3,4)-tetrahidropiridina se obtiene por reducción electroquímica de piridina.
Compuestos de basicidad y coordinación de Lewis
La piridina es una base de Lewis que dona su par de electrones a un ácido de Lewis. Sus propiedades de base de Lewis se discuten en el modelo ECW. Su fuerza donante relativa hacia una serie de ácidos, frente a otras bases de Lewis, se puede ilustrar mediante gráficos C-B. Un ejemplo es el complejo de trióxido de azufre y piridina (punto de fusión 175 °C), que es un agente de sulfatación utilizado para convertir alcoholes en ésteres de sulfato. Piridina-borano (C5H5NBH 3, punto de fusión 10–11 °C) es un agente reductor suave.
Los complejos de piridina de metales de transición son numerosos. Los complejos octaédricos típicos tienen la estequiometría MCl2(py)4 y MCl3(py) 3. Complejos homolépticos octaédricos del tipo M(py)+6 son raros o tienden a disociar la piridina. Se conocen numerosos complejos planares cuadrados, como el catalizador de Crabtree. El ligando de piridina reemplazado durante la reacción se restaura después de su finalización.
El modo de coordinación η6, al igual que ocurre en los complejos de benceno η6, se observa únicamente en forma estérica. Derivados gravados que bloquean el centro nitrogenado.
Aplicaciones
Pesticidas y productos farmacéuticos
El uso principal de la piridina es como precursor de los herbicidas paraquat y diquat. El primer paso de síntesis del insecticida clorpirifos consiste en la cloración de la piridina. La piridina también es el compuesto de partida para la preparación de fungicidas a base de piritiona. El cetilpiridinio y el laurilpiridinio, que se pueden producir a partir de piridina con una reacción de Zincke, se utilizan como antisépticos en productos para el cuidado bucal y dental. La piridina es fácilmente atacada por agentes alquilantes para dar sales de N-alquilpiridinio. Un ejemplo es el cloruro de cetilpiridinio.
También se utiliza en la industria textil para mejorar la capacidad de la red de algodón.
Uso de laboratorio
La piridina se utiliza como disolvente polar, básico y de baja reactividad, por ejemplo, en las condensaciones de Knoevenagel. Está especialmente indicado para la deshalogenación, donde actúa como base para la reacción de eliminación. En esterificaciones y acilaciones, la piridina activa los cloruros y anhídridos de ácidos carboxílicos. Aún más activos en estas reacciones son los derivados 4-dimetilaminopiridina (DMAP) y 4-(1-pirrolidinil)piridina. La piridina también se usa como base en algunas reacciones de condensación.
Reactivos
Como base, la piridina puede usarse como el reactivo de Karl Fischer, pero generalmente se reemplaza por alternativas con un olor más agradable, como el imidazol.
El clorocromato de piridinio, el dicromato de piridinio y el reactivo de Collins (el complejo de óxido de cromo (VI)) se utilizan para la oxidación de alcoholes.
Peligros
La piridina es un líquido tóxico e inflamable con un fuerte y desagradable olor a pescado. Su umbral de olor de 0,04 a 20 ppm está cerca de su límite de umbral de 5 ppm para efectos adversos, por lo que la mayoría (pero no todos) los adultos podrán saber cuándo está presente en niveles dañinos. La piridina se disuelve fácilmente en agua y daña tanto a los animales como a las plantas en los sistemas acuáticos.
Fuego
La piridina tiene un punto de inflamación de 17 °C y, por lo tanto, es altamente inflamable. La combustión produce humos tóxicos que pueden incluir bipiridinas, óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono.
Exposición a corto plazo
La piridina puede causar quemaduras químicas al contacto con la piel y sus vapores pueden irritar los ojos o al inhalarlos. La piridina deprime el sistema nervioso dando síntomas similares a la intoxicación con concentraciones de vapor superiores a 3600 ppm que representan un mayor riesgo para la salud. Los efectos pueden tener un inicio tardío de varias horas e incluyen mareos, dolor de cabeza, falta de coordinación, náuseas, salivación y pérdida de apetito. Pueden progresar a dolor abdominal, congestión pulmonar e inconsciencia. La dosis letal más baja conocida (LDLo) por la ingestión de piridina en humanos es de 500 mg·kg−1.
Exposición a largo plazo
La exposición prolongada a la piridina puede provocar daños en el hígado, el corazón y los riñones. Las evaluaciones como posible agente cancerígeno mostraron que no hay evidencia adecuada en humanos de la carcinogenicidad de la piridina, aunque hay suficiente evidencia en animales de experimentación. Por lo tanto, IARC considera que la piridina es posiblemente cancerígena para los humanos (Grupo 2B).
Ocurrencia
Se han detectado trazas de hasta 16 µg·m−3 en el humo del tabaco. Se liberan cantidades menores de piridina al medio ambiente a partir de algunos procesos industriales, como la fabricación de acero, el procesamiento de esquisto bituminoso, la gasificación del carbón, las plantas de coque y los incineradores. La atmósfera en las plantas de procesamiento de esquisto bituminoso puede contener concentraciones de piridina de hasta 13 µg·m−3, y se midieron niveles de 53 µg·m−3 en el agua subterránea en el proximidades de una planta de gasificación de carbón. Según un estudio del Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU., unos 43 000 estadounidenses trabajan en contacto con la piridina.
En alimentos
Históricamente, se ha agregado piridina a los alimentos para darles un sabor amargo, aunque esta práctica ahora está prohibida en los EE. UU. Todavía se puede agregar al etanol para hacerlo inadecuado para beber.
Metabolismo
La exposición a la piridina normalmente conduciría a su inhalación y absorción en los pulmones y el tracto gastrointestinal, donde permanece sin cambios o se metaboliza. Los principales productos del metabolismo de la piridina son el hidróxido de N-metilpiridinio, que se forma por las N-metiltransferasas (p. ej., piridina N-metiltransferasa), así como por el N-óxido de piridina y 2-, 3- y 4-hidroxipiridina, que se generan por la acción de la monooxigenasa. En los seres humanos, la piridina se metaboliza únicamente en hidróxido de N-metilpiridinio.
Destino ambiental
Las bacterias degradan fácilmente la piridina a amoníaco y dióxido de carbono. El anillo de piridina no sustituido se degrada más rápidamente que la picolina, la lutidina, la cloropiridina o las aminopiridinas, y se ha demostrado que varios degradadores de piridina producen en exceso riboflavina en presencia de piridina. Los compuestos N-heterocíclicos ionizables, incluida la piridina, interactúan con las superficies ambientales (como suelos y sedimentos) a través de múltiples mecanismos dependientes del pH, incluida la partición en materia orgánica del suelo, el intercambio catiónico y la complejación de la superficie. Tal adsorción a las superficies reduce la biodisponibilidad de las piridinas para los degradadores microbianos y otros organismos, lo que ralentiza las tasas de degradación y reduce la ecotoxicidad.
Nomenclatura
El nombre sistemático de la piridina, dentro de la nomenclatura de Hantzsch-Widman recomendada por la IUPAC, es azinina. Sin embargo, los nombres sistemáticos para compuestos simples se usan muy raramente; en cambio, la nomenclatura heterocíclica sigue nombres comunes históricamente establecidos. IUPAC desaconseja el uso de azinina/azina a favor de piridina. La numeración de los átomos del anillo en la piridina comienza en el nitrógeno (ver cuadro de información). Una asignación de posiciones por letra del alfabeto griego (α-γ) y la nomenclatura del patrón de sustitución común para los sistemas homoaromáticos (orto, meta, para) se utilizan a veces. Aquí α (orto), β (meta) y γ (para) se refieren a las posiciones 2, 3 y 4, respectivamente. El nombre sistemático para los derivados de piridina es piridinilo, donde la posición del átomo sustituido está precedida por un número. Sin embargo, la IUPAC fomenta el nombre histórico piridilo y se usa en lugar del nombre sistemático. El derivado catiónico formado por la adición de un electrófilo al átomo de nitrógeno se denomina piridinio.
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