3-μεθυλοπυριδίνη

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Μετάβαση σε: πλοήγηση, αναζήτηση
3-μεθυλοπυριδίνη
3-Picoline Structural Formula V1.svg
Γενικά
Όνομα IUPAC 3-μεθυλοπυριδίνη
Άλλες ονομασίες 3-μεθυλαζίνη[1]
3-μεθυλαζαβενζόλιο[2]
3-πικολίνη
Χημικά αναγνωριστικά
Χημικός τύπος C6H7N
Μοριακή μάζα 93,12 amu
Αριθμός CAS 108-99-6
SMILES Cc1cccnc1
InChI 1S/C6H7N/c1-6-3-2-4-7-5-6/h2-5H,1H3
ChemSpider ID 7682
Δομή
Ισομέρεια
Ισομερή θέσης >100
Φυσικές ιδιότητες
Σημείο τήξης -19°C
Σημείο βρασμού 144°C
Πυκνότητα 957 kg/m³
Διαλυτότητα
στο νερό
Αναμείξιμη
Χημικές ιδιότητες
Επικινδυνότητα
Εκτός αν σημειώνεται διαφορετικά, τα δεδομένα αφορούν υλικά υπό κανονικές συνθήκες (25°C, 100 kPa).

Η 3-μεθυλοπυριδίνη ή 3-πικολίνη[3] (αγγλικά 3-methylpyridine) είναι βασική ετεροκυκλική αρωματική (δηλαδή ετεροαρωματική) οργανική ένωση, που περιέχει άνθρακα, υδρογόνο και άζωτο, με μοριακό τύπο C6H7N. Η χημικά καθαρή 3-πικολίνη, στις κανονικές συνθήκες περιβάλλλοντος, δηλαδή σε θερμοκρασία 25°C και υπό πίεση 1 atm, είναι άχρωμο υγρό που έχει δυσάρεστη οσμή, παρόμοια με της «μητρικής» πυριδίνης. Είναι μία από τις τρεις (3) ισομερείς του μεθυλοπυριδίνες, των οποίων οι δομές διαφέρουν ανάλογα με τη θέση που η μεθυλομάδα (CH3) τους επισυνάπτεται γύρω από το πυριδινικό τους δακτύλιο. Είναι ένας πρόδρομη ένωση για άλλες «θυγατρικές» πυριδίνες, που έχουν εφαρμογές στη φαρμακευτική και στις αγροχημικές βιομηχανίες.

Παραγωγή[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η 3-μεθυλοπυριδίνη παράγεται βιομηχανικά με αντίδραση συμπύκνωσης ακρολεΐνης (CH2=CHCHO) και αμμωνίας (NH3):

3-Picoline Structural Formula V1.svg

Η αντίδραση αυτή συμπαράγει, επίσης, σημαντικές ποσότητες της «μητρικής» πυριδίνης. Μια άλλη παραγωγική οδός, που να δίνει καλύτερο έλεγχο του προϊόντος, ξεκινά με αντίδραση συμπύκνωσης ακρολεΐνηςπροπιοναλδεΰδης, και αμμωνίας:

3-Picoline Structural Formula V1.svg

Στην πράξη, και αυτή η αντίδραση συμπαράγει επίσης σημαντικές ποσότητες «μητρικής» πυριδίνης, ως αποτέλεσμα της μερικής απαλκυλίωσης της κυρίως παραγώμενης 3-μεθυλοπυριδίνης, πάνω από το οξείδιο που χρησιμοποιείται ως καταλύτης. Η 3-μεθυλοπυριδίνη μπορεί, επίσης, να ληφθεί ως παραπροϊόν της

σύνθεσης «μητρικής» πυριδίνης με αντίδραση συμπύκνωσης ακεταλδεΰδης (CH3CHO), φορμαλδεΰδης (HCHO), αμμωνίας (ΝΗ3), μέσω της σύνθεσης Τσιτσιμπαμπίν. Περίπου 9.000 τόνοι/έτος παράγονταν σε όλο τον κόσμο, το 1989. Επίσης, έχει συνθεθεί 3-μεθυλοπυριδίνη και με αφυδρογόνωση της 3-μεθυλοπιπεριδίνης, που προέρχεται, με τη σειρά της, από την υδρογόνωση 2-μεθυλογλουταρονιτριλίου.[4]

Ακόμη, η παραγωγή της 3-μεθυλοπυριδίνης μπορεί να γίνει με διάφορες μεθόδους, που προκύπτουν από τις γενικές μεθόδους παραγωγής πυριδινών.

Με συντριμερισμό ενώσεων με τριπλό δεσμό[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με μείγμα προπινίου (CH3C≡CH), αιθινίου (HC≡CH) και υδροκυανίου (HCN), παρουσία διαλυτών ενώσεων του κοβαλτίου, όπως το κοβαλτιοκένιο [Co(C5H5)2], παράγεται μείγμα τριών (3) μεθυλοπυριδινών. Συγκεκριμένα, συμπαράγoνται 2-μεθυλοπυριδίνη, 3-μεθυλοπυριδίνη και 4-μεθυλοπυριδίνη:[5]

2-Picoline Structural Formula V1.svg3-Picoline Structural Formula V1.svg4-metilpiridina.png

Με επίδραση εναμίνης σε β-δικαρβονυλική ένωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η 3-μεθυλοπυριδίνη μπορεί να παραχθεί με δύο (2) συνδυασμούς εναμίνης και β-δικαρβονυλικής ένωσης:

α) Με επίδραση 2-προπεν-1-αμίνης (CH3CH=CHNH2) σε προπανοδιάλη (HCOCH2CHO), που αντιδρά με τη μορφή της ταυτομερούς της 3-υδροξυπροπενάλης (HOCH=CHCHO)[6]:

3-Picoline Structural Formula V1.svg

β) Με επίδραση αιθεναμίνης (CH2=CΗNH2) σε μεθυλοπροπανοδιάλη [HCOCΗ(CH3)CHO], που αντιδρά με τη μορφή της ταυτομερούς της μεθυλο-3-υδροξυπροπενάλης [HOCH=C(CH3)CHO][6]:

3-Picoline Structural Formula V1.svg

Με επίδραση 1,3-οξαζολίου σε προπένιο και αφυδάτωση[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Με επίδραση 1,3-οξαζολίου σε προπένιο (CH3CH=CH2) παράγεται αρχικά μείγμα από 2,3-διυδρο-3-μεθυλο-2-πυριδινόλη και 2,3-διυδρο-4-μεθυλο-2-πυριδινόλη, που με αφυδάτωση δίνει τελικά μείγμα από 3-μεθυλοπυριδίνη και 4-μεθυλοπυριδίνη:[7]

Oxazol.svg2,3-dihydro-3-methyl-2-pyridinol.svg2,3-dihydro-4-methyl-2-pyridinol.svg3-Picoline Structural Formula V1.svg4-metilpiridina.png

Χημικές ιδιότητες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η 3-μεθυλοπυριδίνη είναι μονοϋποκατεστημένη «θυγατρική» πυριδίνη και γι' αυτό είναι σημαντικά δραστικότερη από τη «μητρική» πυριδίνη.

Ωστόσο και πάλι, τα ηλεκτρονιόφιλα αντιδραστήρια συνήθως προτιμούν να αντιδρούν με το περισσότερο ηλεκτραρνητικό και επομένως ισχυρότερο πυρινόφιλο άτομο αζώτου της 3-μεθυλοπυριδίνης, σχηματίζοντας άλατα 3-μεθυλοπυριδινιωνίου.[8] Ο σχηματισμός του 3-μεθυλοπυριδινιωνίου ενισχύει επιπλέον τη δραστικότητα της ένωσης έναντι πυρινόφιλων αντιδραστηρίων.[9]

Αξιόλογα παράγωγα και εφαρμογές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η 3-πικολίνη είναι χρήσιμη πρόδρομη ένωση για αγροχημικά, όπως η χλωροπύριφος.[10] Η χλωροπύριφος παράγεται από την 3,5,6-τριχλωρο-2-πυριδινόλη, που παράγεται με τη σειρά της από την 3-πικολίνη μέσω  3-κυανοπυριδίνης. Αυτή η μετατροπή περιλαμβάνει αμμωξείδωση της 3-μεθυλοπυριδίνης:

3-Picoline Structural Formula V1.svg

Η 3-κυανοπυριδίνη είναι επίσης πρόδρομη ένωση για το 3-πυριδινοκαρβοξαμίδιο [3-(C5H4N)COOH] , που είναι, με τη σειρά του πρόδρομη ένωση για την 3-πυριδινοκαρβαλδεΰδη [3-(C5H4N)CHO]:

3-Picoline Structural Formula V1.svg

Η 3-πυριδινοκαρβαλδεΰδη χρησιμοποιήθηκε για την παραγωγή αντίδοτων για δηλητηρίαση από οργανοφωσφορικούς αναστολείς της ακετυλοχολινεστεράσης.

Νιασίνη[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η 3-μεθυλοπυριδίνη είναι η κύρια πρόδρομος για τη νιασίνη, που είναι μια από τις βιταμίνες Β. Ο όρος «νιασίνη» είναι γενικό όνομα για το νικοτινικό οξύ και το νικοναμίδιο, που μπορούν να ονομαστούν αντίστοιχα 3-πυριδινοκαρβοξυλικό οξύ και 3-πυριδινοκαροξυλαμίδιο [3-C5H4N)CONH2]. Το νικοτινικό οξύ πρωτοσυνθέθηκε το 1867, με οξειδωτική αποικοδόμιση νικοτίνης.[11] Η νιασίνη είναι, επίσης, ένα σημαντικό πρόσθετο τροφίμων για κατοικίδια και (άλλα) εκτρεφόμενα ζώα. Πάνω από το 60% της παραγώμενης νιασίνης καταναλώνεται από πουλερικάχοίρους, οικόσιτα μηρυκαστικά, ψάρια, και άλλα κατοικίδια ζώα. Μαζί με τη χρήση της ως απαραίτητη βιταμίνη, η νιασίνη είναι επίσης χρήσιμη και ως πρόδρομη ένωση για πολλές άλλες εμπορικές ενώσεις, συμπεριλαμβανομένων των φαρμάκων κατά του καρκίνου, αντιμικροβιακούς παράγοντες και τα φυτοφάρμακα. Περίπου 10,000 τόνοι/έτος νιασίνης παράγονται σε όλον τον κόσμο.

Η νιασίνη παράγεται με υδρόλυση νικοτινονιτριλίου, που αντιστοιχεί στην 3-κυανοπυριδίνη, που προέρχεται με τη σειρά της από την οξείδωση της 3-μεθυλοπυριδίνης, όπως περιγράφτηκε παρά πάνω. Η οξείδωση αυτή μπορεί να επηρεάζεται από τον αέρα, αλλά η αμμωξείδωση είναι πιο αποτελεσματική. Οι καταλύτες που χρησιμοποιούνται στην αντίδραση παραπάνω προέρχονται από οξείδια αντιμονίου, βαναδίου και τιτανίου. Οι νεώτεροι πιο «πράσινοι» καταλύτες δοκιμάζονται χρησιμοποιώντας μαγγάνιοϋποκατεστημένα αργιλιοφωσφορικά, που χρησιμοποιούν ακετυλυπερβορικά ως μη διαβρωτικά οξειδωτικά.[12] Η χρήση του συνδυασμού καταλύτη και οξειδωτικού είναι πιο «πράσινη», επειδή δεν συμπαράγουν οξείδια του αζώτου (NOx), όπως τα παραδοσιακά αμμωξειδωτικά.

Περιβαλλοντική συμπεριφορά[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Οι «θυγατρικές» πυριδίνες, που συμπεριλαμβάνουν την 3-μεθυλοπυριδίνη, ανήκει στους περιβαλλοντικούς ρυπαντές, που σχετίζονται με την επεξεργασία ορυκτών καυσίμων, όπως το σχιστολιθικό πετρέλαιο, και η διεργασία αεριοποίησης άνθρακα.[13] Μπορούν επίσης να βρεθούν σε διαρροές από υδατοδιαλυτά κλάσματα του αργού πετρελαίου. Έχουν, επίσης, εντοπιστεί σε περιοχές επεξεργασίας του ξύλου legacy. Η υψηλή υδατοδιαλυτότητα  της 3-μεθυλοπυριδίνης αυξάνει τη δυνατότητα της ένωσης να μολύνει τον υδροφόρο ορίζοντα. Ωστόσο, η 3-μεθυλοπυριδίνη είναι βιοδιασπώμενη, αν και διασπάται πιο αργά και εξατμίζεται πιο εύκολα από δείγματα μολυσμένου με αυτήν νερού, σε σύγκριση με τις ισομερείς της 2-μεθυλοπυριδίνη και 4-μεθυλοπυριδίνη.[14][15]

Δείτε επίσης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αναφορές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. Συστηματική ονομασία
  2. Ονομασία αντικατάστασης
  3. Για εναλλακτικές ονομασίες δείτε τον πίνακα πληροφοριών.
  4. Eric F. V. Scriven; Ramiah Murugan (2005). «Pyridine and Pyridine Derivatives». Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology XLI. doi:10.1002/0471238961.1625180919031809.a01.pub2. 
  5. Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη (1985). Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων. Θεσσαλονίκη: Ζήτης, σελ. 136. 
  6. 6,0 6,1 Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη (1985). Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων. Θεσσαλονίκη: Ζήτης, σελ. 137. 
  7. Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη (1985). Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων. Θεσσαλονίκη: Ζήτης, σελ. 137. 
  8. Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη (1985). Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων. Θεσσαλονίκη: Ζήτης, σελ. 138. 
  9. Ν. Αλεξάνδρου, Α. Βάρβογλη, Δ. Νικολαΐδη (1986). Χημεία Ετεροκυκλικών Ενώσεων. Θεσσαλονίκη: Ζήτης, σελ. 142-143. 
  10. Shinkichi Shimizu; Nanao Watanabe; Toshiaki Kataoka; Takayuki Shoji; Nobuyuki Abe; Sinji Morishita; Hisao Ichimura (2002). «Pyridine and Pyridine Derivatives». Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. doi:10.1002/14356007.a22_399. 
  11. Manfred Eggersdorfer (2000). «Vitamins». Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. doi:10.1002/14356007.a27_443. 
  12. Sarah Everts (2008). «Clean Catalysis: Environmentally friendly synthesis of niacin generates less inorganic waste». Chemical & Engineering News. ISSN 0009-2347. 
  13. Sims, Γ. Κ. και Ε. ι. o'loughlin. Το 1989.
  14. Sims, Γ. Κ. και L. E. Σόμερς. Το 1986.
  15. Sims, Γ. Κ. και L. E. Σόμερς. 1985.
Στο λήμμα αυτό έχει ενσωματωθεί κείμενο από το λήμμα 3-Methylpyridine της Αγγλικής Βικιπαίδειας, η οποία διανέμεται υπό την GNU FDL και την CC-BY-SA 3.0. (ιστορικό/συντάκτες).