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Pireno

El pireno es un hidrocarburo aromático policíclico (HAP) que consta de cuatro anillos de benceno fusionados , lo que da como resultado un sistema aromático plano . La fórmula química es C 16 H 10 . Este sólido de color verde amarillento 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. [10]

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 lo tanto, se produce en una amplia gama de condiciones de combustión. Por ejemplo, los automóviles producen alrededor de 1 μg/km. [11]

Reacciones

La oxidación con cromato produce perinaftenona y, a continuación, ácido naftaleno-1,4,5,8-tetracarboxílico. El pireno sufre una serie de reacciones de hidrogenación y es susceptible a la halogenación, a las adiciones de Diels-Alder y a la nitración, todas ellas con distintos grados de selectividad. [11] La bromación se produce en una de las posiciones 3. [12]

La reducción con sodio produce el anión radical, a partir del cual se pueden preparar diversos complejos de pi-areno. [13]

Fotofísica

El pireno y sus derivados se utilizan comercialmente para fabricar colorantes y precursores de colorantes, por ejemplo, piranina y ácido naftaleno-1,4,5,8-tetracarboxílico. Tiene una fuerte absorbancia en UV-Vis en tres bandas nítidas a 330 nm en DCM. La emisión es cercana a la absorción, pero se mueve a 375 nm. [14] La morfología de las señales cambia con el solvente. Sus derivados también son sondas moleculares valiosas a través de espectroscopia de fluorescencia , con un alto rendimiento cuántico y tiempo de vida (0,65 y 410 nanosegundos, respectivamente, en etanol a 293 K). El pireno fue la primera molécula para la que se descubrió el comportamiento de excímero . [15] Dicho excímero aparece alrededor de los 450 nm. Theodor Förster informó esto en 1954. [16]

Aplicaciones

El espectro de emisión de fluorescencia del pireno es muy sensible a la polaridad del disolvente, por lo que se ha utilizado como sonda para determinar los entornos de 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.

Diagrama que muestra la numeración y las ubicaciones de fusión del anillo del pireno según la nomenclatura IUPAC de química orgánica .

Los pirenos son materiales donantes de electrones fuertes y se pueden combinar con varios materiales para crear sistemas donantes-aceptores de electrones que se pueden utilizar en aplicaciones de conversión de energía y captación de luz. [14]

Factores de seguridad y medioambientales

Aunque no es tan problemático como el benzopireno , estudios realizados en animales han demostrado que el pireno es tóxico para los riñones y el hígado . Ahora se sabe que el pireno afecta varias funciones vitales en peces y algas. [18] [19] [20] [21]

Su biodegradación ha sido ampliamente estudiada. El proceso comienza con la dihidroxilación en cada uno de los dos tipos de enlaces CH=CH. [22] Los experimentos en cerdos muestran que el 1-hidroxipireno urinario es un metabolito del pireno, cuando se administra por vía oral. [23]

Véase también

Referencias

  1. ^ Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (2014). Nomenclatura de la química orgánica: recomendaciones de la IUPAC y nombres preferidos 2013. The Royal Society of Chemistry . pág. 206. doi :10.1039/9781849733069. ISBN . 978-0-85404-182-4.
  2. ^ abc Haynes, pág. 3.472
  3. ^ Haynes, pág. 5.162
  4. ^ Haynes, pág. 5.176
  5. ^ Haynes, pág. 12.96
  6. ^ Haynes, pág. 3.579
  7. ^ Camerman, A.; Trotter, J. (1965). "La estructura cristalina y molecular del pireno". Acta Crystallographica . 18 (4): 636–643. doi : 10.1107/S0365110X65001494 .
  8. ^ Haynes, págs. 5.34, 6.161
  9. ^ SGA: PubChem
  10. ^ Figueira-Duarte, Teresa M.; Müllen, Klaus (2011). "Materiales basados ​​en pireno para electrónica orgánica". Chemical Reviews . 111 (11): 7260–7314. doi :10.1021/cr100428a. PMID  21740071.
  11. ^ ab Senkan, Selim y Castaldi, Marco (2003) "Combustión" en la Enciclopedia de química industrial de Ullmann , Wiley-VCH, Weinheim.
  12. ^ Gumprecht, WH (1968). "3-bromopireno". Org. Sintetizador . 48 : 30. doi : 10.15227/orgsyn.048.0030.
  13. ^ Kucera, Benjamin E.; Jilek, Robert E.; Brennessel, William W.; Ellis, John E. (2014). "Complejos bis(pireno)metálicos de vanadio, niobio y titanio: complejos de pireno homolépticos aislables de metales de transición". Acta Crystallographica Sección C: Química estructural . 70 (8): 749–753. doi :10.1107/S2053229614015290. PMID  25093352.
  14. ^ ab Tagmatarchis, Nikos; Ewels, Christopher P.; Bittencourt, Carla; Arenal, Raul; Pelaez-Fernandez, Mario; Sayed-Ahmad-Baraza, Yuman; Canton-Vitoria, Ruben (2017-06-05). "Funcionalización de MoS 2 con 1,2-ditiolanos: hacia nanohíbridos donadores-aceptores para la conversión de energía". npj 2D Materials and Applications . 1 (1): 13. doi : 10.1038/s41699-017-0012-8 . ISSN  2397-7132.
  15. ^ Van Dyke, David A.; Pryor, Brian A.; Smith, Philip G.; Topp, Michael R. (mayo de 1998). "Espectroscopia de fluorescencia resuelta en el tiempo de nanosegundos en el laboratorio de química física: formación del excímero de pireno en solución". Journal of Chemical Education . 75 (5): 615. Bibcode :1998JChEd..75..615V. doi :10.1021/ed075p615.
  16. ^ Förster, Th.; Kasper, K. (junio de 1954). "Ein Konzentrationsumschlag der Fluoreszenz". Zeitschrift für Physikalische Chemie . 1 (5_6): 275–277. doi :10.1524/zpch.1954.1.5_6.275.
  17. ^ Pham, Tuan Anh; Song, Fei; Nguyen, Manh-Thuong; Stöhr, Meike (2014). "Autoensamblaje de derivados de pireno en Au(111): efectos de los sustituyentes en interacciones intermoleculares". Chem. Commun . 50 (91): 14089–92. doi : 10.1039/C4CC02753A . PMID:  24905327.
  18. ^ Oliveira, M.; Ribeiro, A.; Hylland, K.; Guilhermino, L. (2013). "Efectos simples y combinados de microplásticos y pireno en juveniles (grupo 0+) del gobio común Pomatoschistus microps (Teleostei, Gobiidae)". Indicadores ecológicos . 34 : 641–647. doi :10.1016/j.ecolind.2013.06.019.
  19. ^ Oliveira, M.; Gravato, C.; Guilhermino, L. (2012). "Efectos tóxicos agudos del pireno en Pomatoschistus microps (Teleostei, Gobiidae): mortalidad, biomarcadores y rendimiento natatorio". Indicadores ecológicos . 19 : 206–214. doi :10.1016/j.ecolind.2011.08.006.
  20. ^ Oliveira, M.; Ribeiro, A.; Guilhermino, L. (2012). "Efectos de la exposición a microplásticos y HAP en las microalgas Rhodomonas baltica y Tetraselmis chuii". Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology . 163 : S19–S20. doi :10.1016/j.cbpa.2012.05.062.
  21. ^ Oliveira, M.; Ribeiro, A.; Guilhermino, L. (2012). "Efectos de la exposición a corto plazo a microplásticos y pireno en Pomatoschistus microps (Teleostei, Gobiidae)". Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology . 163 : S20. doi :10.1016/j.cbpa.2012.05.063.
  22. ^ Seo, Jong-Su; Keum, Young-Soo; Li, Qing (2009). "Degradación bacteriana de compuestos aromáticos". Revista internacional de investigación ambiental y salud pública . 6 (1): 278–309. doi : 10.3390/ijerph6010278 . PMC 2672333 . PMID  19440284. 
  23. ^ Keimig, SD; Kirby, KW; Morgan, DP; Keiser, JE; Hubert, TD (1983). "Identificación de 1-hidroxipireno como un metabolito principal de pireno en orina de cerdo". Xenobiotica . 13 (7): 415–20. doi :10.3109/00498258309052279. PMID  6659544.

Fuentes citadas

Lectura adicional