La piridina es un compuesto orgánico heterocíclico básico con la fórmula química C 5 H 5 N . Está estructuralmente relacionado con el benceno , con un grupo metino (=CH-) reemplazado por un átomo de nitrógeno (=N-) . Es un líquido altamente inflamable, débilmente alcalino , miscible en agua con un olor distintivo y desagradable parecido al del pescado. La piridina es incolora, pero las muestras más antiguas o impuras pueden aparecer amarillas debido a la formación de cadenas poliméricas insaturadas extendidas , que muestran una conductividad eléctrica significativa . [17] 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 . En 2016, se sintetiza en una escala de unas 20.000 toneladas por año en todo el mundo. [2]
La piridina es diamagnética . Sus parámetros críticos son: presión 5,63 MPa, temperatura 619 K y volumen 248 cm 3 ·mol −1 . [19] En el rango de temperatura 340–426 °C su presión de vapor p se puede describir con la ecuación de Antoine
donde T es la temperatura, A = 4,16272, B = 1371,358 K y C = −58,496 K. [20]
El anillo de piridina forma un hexágono C 5 N. Se observan ligeras variaciones de las distancias C-C y C-N , así como de los ángulos de enlace.
La piridina cristaliza en un sistema cristalino ortorrómbico con grupo espacial Pna2 1 y parámetros de red a = 1752 pm , b = 897 pm, c = 1135 pm y 16 unidades fórmula por unidad de celda (medidas a 153 K). A modo de comparación, el benceno cristalino también es ortorrómbico, con grupo espacial Pbca , a = 729,2 pm, b = 947,1 pm, c = 674,2 pm (a 78 K), pero el número de moléculas por celda es sólo 4. [18] Esta diferencia está relacionado en parte con la menor simetría de la molécula de piridina individual (C 2v frente a D 6h para el benceno). Se conoce un trihidrato ( piridina · 3H 2 O); 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 fórmula por celda unitaria (medidas a 223 K). [21]
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 las transiciones π → π*, π → π* y n → π*.
El espectro de resonancia magnética nuclear (RMN) de 1 H muestra señales para los protones α-( δ 8,5), γ-(δ7,5) y β (δ7). Por el contrario, la señal del protón del benceno se encuentra en δ7,27. Los mayores desplazamientos químicos de los protones α y γ en comparación con el benceno se deben a la menor densidad electrónica en las posiciones α y γ, que se puede deducir de las estructuras de resonancia. La situación es bastante similar para los espectros de RMN de 13 C 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 libres de solventes. [22] La piridina se detecta convencionalmente mediante métodos de cromatografía de gases y espectrometría de masas . [23]
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 electrónica no se distribuye uniformemente por 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). [24]
Los átomos del anillo en la molécula de piridina tienen hibridación sp 2 . El nitrógeno participa en el sistema aromático de enlace π utilizando su orbital p no hibridado. El par solitario está en un orbital sp 2 , 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 mediante un ataque electrofílico. [25] 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 es reemplazado por otros heteroátomos de la misma columna de la Tabla Periódica de Elementos (ver figura a continuación). La sustitución de un C-H en piridina por un segundo N da lugar a los heterociclos de diazina (C 4 H 4 N 2 ), con los nombres de piridazina , pirimidina y pirazina .
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Sin duda, los primeros alquimistas prepararon la piridina impura calentando huesos de animales y otra materia orgánica, [26] pero la referencia documentada más antigua se atribuye al científico escocés Thomas Anderson . [27] [28] En 1849, Anderson examinó el contenido del aceite obtenido mediante calentamiento a alta temperatura de huesos de animales . [28] Entre otras sustancias, separó del aceite un líquido incoloro y de olor desagradable, del que aisló piridina pura dos años después. Lo describió como altamente soluble en agua, fácilmente soluble en ácidos y sales concentrados al calentarlo y sólo ligeramente soluble en aceites.
Debido a su inflamabilidad, Anderson nombró a la nueva sustancia piridina , en honor al griego : πῦρ (pyr), que significa fuego . El sufijo idina se añadió de conformidad con la nomenclatura química, como en toluidina , para indicar un compuesto cíclico que contiene un átomo de nitrógeno. [29] [30]
La estructura química de la piridina se determinó décadas después de su descubrimiento. Wilhelm Körner (1869) [31] y James Dewar (1871) [32] [33] sugirieron que, en analogía entre la quinolina y la naftaleno , la estructura de la piridina se deriva del benceno sustituyendo una unidad C-H por un átomo de nitrógeno. [34] [35] 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 . [36] [37] En 1876, William Ramsay combinó acetileno y cianuro de hidrógeno en piridina en un horno de tubos de hierro al rojo vivo . [38] Esta fue la primera síntesis de un compuesto heteroaromático. [23] [39]
La primera gran síntesis de derivados de piridina fue descrita en 1881 por Arthur Rudolf Hantzsch . [40] La síntesis de piridina de Hantzsch normalmente utiliza 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 correspondiente derivado de piridina. Emil Knoevenagel demostró que con este proceso se pueden producir derivados de piridina sustituidos asimétricamente. [41]
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. [42] Este método todavía se utiliza para la producción industrial de piridina. [2]
La piridina no abunda en la naturaleza, a excepción de las hojas y raíces de la belladona ( Atropa belladonna ) [43] y del malvavisco ( Althaea officinalis ). [44] Sin embargo, los derivados de piridina suelen formar parte de biomoléculas como los alcaloides .
En la vida diaria, trazas de piridina son componentes de los compuestos orgánicos volátiles que se producen en los procesos de tostado y enlatado , por ejemplo, en el pollo frito, [45] sukiyaki , [46] café tostado, [47] papas fritas, [48] y tocino frito . [49] Se pueden encontrar trazas de piridina en el queso Beaufort , [50] en las secreciones vaginales , [51] en el té negro , [52] en la saliva de quienes padecen gingivitis , [53] y en la miel de girasol . [54]
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 sólo aproximadamente un 0,1 % de piridina [55] y, por lo tanto, fue necesaria una purificación en varias etapas, lo que redujo aún más el rendimiento. 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 propia piridina. También se conocen varias reacciones con nombres , pero no se practican a escala. [2]
En 1989 se produjeron en todo el mundo 26.000 toneladas de piridina. Otros derivados importantes son 2- , 3- , 4-metilpiridinas y 5-etil-2-metilpiridina . La escala combinada de estas alquilpiridinas coincide con la de la propia piridina. [2] Entre los 25 mayores sitios de producción de piridina, once están ubicados en Europa (en 1999). [23] Los principales productores de piridina incluyen Evonik Industries , Rütgers Chemicals, Jubilant Life Sciences, Imperial Chemical Industries y Koei Chemical. [2] La producción de piridina aumentó significativamente a principios de la década de 2000, con una capacidad de producción anual de 30.000 toneladas sólo en China continental. [56] La empresa conjunta entre Estados Unidos y China Vertellus es actualmente el líder mundial en la producción de piridina. [57]
La síntesis de la piridina Chichibabin se informó en 1924 y el enfoque básico sustenta varias rutas industriales. [42] En su forma general, la reacción implica la reacción de condensación de aldehídos , cetonas , compuestos carbonílicos α,β-insaturados , o cualquier combinación de los anteriores, en amoníaco o derivados de amoníaco . La aplicación de la síntesis de piridina Chichibabin presenta rendimientos bajos, a menudo alrededor del 30%, [58] sin embargo, los precursores son económicos. En particular, la piridina no sustituida se produce a partir de formaldehído y acetaldehído . En primer lugar, la acroleína se forma en una condensación de Knoevenagel a partir de acetaldehído y 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 . [2]
La piridina se puede preparar mediante 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 un catalizador de óxido de vanadio (V) , [59] mediante desalquilación con vapor sobre un catalizador a base de níquel , [60] [61] o hidrodesalquilación con un catalizador a base de plata o platino . [62] Se pueden lograr rendimientos de piridina de hasta el 93% con el catalizador a base de níquel. [2] La piridina también se puede producir mediante la descarboxilación del ácido nicotínico con cromito de cobre . [63]
La trimerización de una parte de una molécula de nitrilo y dos partes de acetileno en piridina se llama ciclación de Bönnemann . Esta modificación de la síntesis de Reppe puede activarse ya sea por calor o por luz . Mientras que la activación térmica requiere altas presiones y temperaturas, la cicloadición fotoinducida se produce en condiciones ambientales con CoCp 2 (bacalao) (Cp = ciclopentadienilo, bacalao = 1,5-ciclooctadieno ) como catalizador, y puede realizarse incluso en agua. [64] De esta manera se pueden producir una serie de derivados de piridina. Cuando se utiliza acetonitrilo como nitrilo, se obtiene 2-metilpiridina, que puede desalquilarse a piridina.
La síntesis de piridina de Kröhnke proporciona un método bastante general para generar piridinas sustituidas utilizando la propia 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 sufre una adición similar a la de Michael a carbonilos α,β-insaturados en presencia de acetato de amonio para sufrir el cierre del anillo y la formación de la piridina sustituida objetivo, así como del bromuro de piridinio. [sesenta y cinco]
El reordenamiento de Ciamician-Dennstedt [66] implica la expansión del anillo de pirrol con diclorocarbeno a 3-cloropiridina . [67] [68] [69]
En la síntesis de Gattermann-Skita, [70] una sal de éster de malonato reacciona con diclorometilamina . [71]
Otros métodos incluyen la síntesis de piridina de Boger y la reacción de Diels-Alder de un alqueno y un oxazol . [72]
Varios derivados de piridina desempeñan funciones importantes en los sistemas biológicos. Si bien su biosíntesis no se comprende completamente, el ácido nicotínico (vitamina B 3 ) se encuentra en algunas bacterias , hongos y mamíferos . Los mamíferos sintetizan ácido nicotínico mediante 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 . [73]
Debido al nitrógeno electronegativo en el anillo de piridina, la piridina entra menos fácilmente en reacciones de sustitución aromática electrófila que los derivados del benceno. [74] En cambio, en términos de su reactividad, la piridina se parece al nitrobenceno . [75]
En consecuencia, la piridina es más propensa a la sustitución nucleofílica , como lo demuestra la facilidad de metalación por bases organometálicas fuertes . [76] [77] La reactividad de la piridina se puede distinguir para tres grupos químicos. Con los electrófilos , tiene lugar la sustitución electrófila donde la piridina expresa propiedades aromáticas. Con los nucleófilos , la piridina reacciona en las posiciones 2 y 4 y, por tanto, se comporta de manera similar a las iminas y los carbonilos . La reacción con muchos ácidos de Lewis da como resultado la adición del átomo de nitrógeno de piridina, 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. [78]
El centro de nitrógeno de la piridina presenta un par de electrones solitarios básicos . 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 , C 5 H 5 NH + . El p K a del ácido conjugado (el catión piridinio) es 5,25. Las estructuras de piridina y piridinio son casi idénticas. [79] El catión piridinio es isoelectrónico con el benceno. El p - toluenosulfonato de piridinio (PPTS) es una sal de piridinio ilustrativa; se produce tratando piridina con ácido p -toluenosulfónico . Además de la protonación , la piridina sufre alquilación centrada en N , acilación y N -oxidación . Se ha demostrado que la piridina y la poli(4-vinil)piridina forman cables moleculares conductores con una notable estructura de polienimina bajo 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 serán donantes y aceptores de electrones altamente eficientes y, sin embargo, son resistentes a la oxidación del aire. [80]
Debido a la disminución de la densidad electrónica en el sistema aromático, las sustituciones electrofílicas se suprimen en la piridina y sus derivados. La alquilación o acilación de Friedel-Crafts generalmente falla para la piridina porque solo conducen a la adición en el átomo de nitrógeno. Las sustituciones suelen ocurrir en la posición 3, que es el átomo de carbono más rico en electrones del anillo y, por lo tanto, es más susceptible a una adición electrófila.
La nitración directa de piridina es lenta. [81] [82] Los derivados de piridina en los que el átomo de nitrógeno se filtra estéricamente y/o electrónicamente se pueden obtener mediante nitración con tetrafluoroborato de nitronio (NO 2 BF 4 ). De esta forma, se puede obtener 3-nitropiridina mediante la síntesis de 2,6-dibromopiridina seguida de nitración y desbrominación. [83] [84]
La sulfonación de piridina es incluso más difícil que la nitración. Sin embargo, se puede obtener ácido piridin-3-sulfónico. La reacción con el grupo SO 3 también facilita la adición de azufre al átomo de nitrógeno, especialmente en presencia de un catalizador de sulfato de mercurio (II) . [76] [85]
A diferencia de las lentas nitraciones y sulfonaciones, la bromación y cloración de la piridina se desarrolla bien. [2]
La oxidación de la piridina se produce en el nitrógeno para dar N -óxido de piridina . La oxidación se puede lograr con perácidos : [86]
Algunas sustituciones electrófilas en la piridina se efectúan de manera útil usando N -óxido de piridina seguido de desoxigenación. La adición de oxígeno suprime reacciones adicionales en el átomo de nitrógeno y promueve la sustitución en los carbonos 2 y 4. A continuación se puede eliminar el átomo de oxígeno, por ejemplo con polvo de zinc. [87]
A diferencia del anillo de benceno, la piridina soporta eficazmente varias sustituciones nucleofílicas. La razón de esto es la densidad electrónica relativamente menor de los átomos de carbono del anillo. Estas reacciones incluyen sustituciones con eliminación de un ion hidruro y adiciones de eliminación con formación de una configuración arina intermedia , y generalmente transcurren en la posición 2 o 4. [76] [77]
Muchas sustituciones nucleofílicas ocurren más fácilmente no con piridina pura sino con piridina modificada con fragmentos de bromo, cloro, flúor o ácido sulfónico que luego se convierten en un grupo saliente. Por tanto, el flúor es el mejor grupo saliente para la sustitución con compuestos organolitíicos . Los compuestos de ataque nucleofílicos pueden ser alcóxidos , tiolatos, aminas y amoníaco (a presiones elevadas). [88]
En general, el ion hidruro es un grupo saliente pobre y ocurre sólo en unas pocas reacciones heterocíclicas. Incluyen la reacción de Chichibabin , que produce derivados de piridina aminados en la posición 2. Aquí, se utiliza amida de sodio como nucleófilo que produce 2-aminopiridina. El ion hidruro liberado en esta reacción se combina con un protón de un grupo amino disponible, formando una molécula de hidrógeno. [77] [89]
De manera análoga al benceno, las sustituciones nucleofílicas de la piridina pueden dar como resultado la formación de intermedios de piridina como heteroarino . Para ello, los derivados de piridina con buenos grupos salientes se pueden eliminar utilizando bases fuertes como el terc-butóxido de sodio y potasio . La posterior adición de un nucleófilo al triple enlace tiene una baja selectividad y el resultado es una mezcla de los dos posibles aductos. [76]
La piridina soporta una serie de reacciones radicalarias, que se utilizan en su dimerización a bipiridinas. La dimerización radical de piridina con sodio elemental o níquel Raney produce selectivamente 4,4'-bipiridina , [90] o 2,2'-bipiridina , [91] que son importantes reactivos precursores en la industria química. Una de las reacciones conocidas que involucran radicales libres es 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%. [76]
Los ácidos de Lewis se añaden 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 ).
La piperidina se produce por hidrogenación de piridina con un catalizador a base de níquel , cobalto o rutenio a temperaturas elevadas. [92] La hidrogenación de piridina a piperidina libera 193,8 kJ·mol −1 , [93] que es ligeramente menor que la energía de la hidrogenación del benceno (205,3 kJ·mol −1 ). [93]
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. [94] La síntesis selectiva de 1,4-dihidropiridina se logra en presencia de complejos organometálicos de magnesio y zinc , [95] y (Δ3,4)-tetrahidropiridina se obtiene mediante reducción electroquímica de piridina. [96] La reducción del abedul convierte la piridina en dihidropiridinas. [97]
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 analizan en el modelo ECW . Su fuerza donante relativa hacia una serie de ácidos, frente a otras bases de Lewis, se puede ilustrar mediante gráficos CB . [98] [99] Un ejemplo es el complejo de piridina y trióxido de azufre (punto de fusión 175 °C), que es un agente de sulfatación utilizado para convertir alcoholes en ésteres de sulfato . El piridinaborano ( C 5 H 5 NBH 3 , punto de fusión 10–11 °C) es un agente reductor suave.
Los complejos de piridina de metales de transición son numerosos. [100] [101] Los complejos octaédricos típicos tienen la estequiometría MCl 2 (py) 4 y MCl 3 (py) 3 . Complejos homolépticos octaédricos del tipo M(py)+6Son raros o tienden a disociar la piridina. Se conocen numerosos complejos planos cuadrados, como el catalizador de Crabtree . [102] El ligando de piridina reemplazado durante la reacción se restaura una vez completada.
El modo de coordinación η 6 , como ocurre en los complejos de η 6 benceno, se observa sólo en derivados estéricamente gravados que bloquean el centro de nitrógeno. [103]
El uso principal de la piridina es como precursor de los herbicidas paraquat y diquat . [2] El primer paso de síntesis del insecticida clorpirifos consiste en la cloración de la piridina. La piridina es también el compuesto de partida para la preparación de fungicidas a base de piritiona . [23] El cetilpiridinio y el laurilpiridinio, que pueden producirse a partir de piridina con una reacción de Zincke , se utilizan como antisépticos en productos para el cuidado bucal y dental. [104] 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. [104]
La piridina se utiliza como disolvente polar, básico y poco reactivo, por ejemplo en las condensaciones de Knoevenagel . [23] [106] Es especialmente adecuado 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 utiliza como base en algunas reacciones de condensación . [107]
Como base se puede utilizar la piridina como reactivo de Karl Fischer , pero se suele sustituir por alternativas de olor más agradable, como el imidazol . [108]
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. [109]
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 umbral de 5 ppm para efectos adversos, [110] 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. [111]
La piridina tiene un punto de inflamación de 20 °C y, por tanto, es muy inflamable. La combustión produce humos tóxicos que pueden incluir bipiridinas , óxidos de nitrógeno y monóxido de carbono . [12]
La piridina puede causar quemaduras químicas al contacto con la piel y sus vapores pueden irritar los ojos o al inhalarse. [112] La piridina deprime el sistema nervioso y produce síntomas similares a los de una intoxicación, con concentraciones de vapor superiores a 3600 ppm , lo que representa un mayor riesgo para la salud. [2] Los efectos pueden tener un inicio retardado 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. [113] La dosis letal más baja conocida (LD Lo ) para la ingestión de piridina en humanos es de 500 mg·kg −1 .
La exposición prolongada a la piridina puede provocar daños en el hígado, el corazón y los riñones. [12] [23] [114] Las evaluaciones como posible agente cancerígeno mostraron que no hay pruebas suficientes en humanos de la carcinogenicidad de la piridina, aunque sí hay pruebas suficientes en animales de experimentación. Por lo tanto, la IARC considera que la piridina es posiblemente cancerígena para los seres humanos (Grupo 2B). [115]
Se han detectado trazas de hasta 16 µg·m −3 en el humo del tabaco. [23] Algunos procesos industriales, como la fabricación de acero, [116] el procesamiento de esquisto bituminoso , la gasificación del carbón , las plantas de coquización y los incineradores , liberan al medio ambiente cantidades menores de piridina . [23] La atmósfera en las plantas de procesamiento de esquisto bituminoso puede contener concentraciones de piridina de hasta 13 µg·m −3 , [117] y se midieron niveles de 53 µg·m −3 en el agua subterránea en las cercanías de una planta de gasificación de carbón. [118] Según un estudio del Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU ., alrededor de 43.000 estadounidenses trabajan en contacto con piridina. [119]
Históricamente, se ha agregado piridina a los alimentos para darles un sabor amargo, aunque esta práctica ahora está prohibida en los EE. UU. [120] [121] Todavía se puede agregar al etanol para hacerlo inadecuado para beber. [104]
La exposición a la piridina normalmente provocaría 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 N -metiltransferasas (p. ej., piridina N -metiltransferasa ), así como el N -óxido de piridina y la 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. [12] [114]
Las bacterias degradan fácilmente la piridina a amoníaco y dióxido de carbono. [122] El anillo de piridina no sustituido se degrada más rápidamente que la picolina , la lutidina , la cloropiridina o las aminopiridinas , [123] y se ha demostrado que varios degradadores de piridina producen en exceso riboflavina en presencia de piridina. [124] 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 la materia orgánica del suelo , el intercambio catiónico y la complejación de la superficie. [125] Dicha 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 . [126]
El nombre sistemático de la piridina, dentro de la nomenclatura Hantzsch-Widman recomendada por la IUPAC , es azinina . Sin embargo, los nombres sistemáticos de compuestos simples se utilizan muy raramente; en cambio, la nomenclatura heterocíclica sigue nombres comunes históricamente establecidos. La IUPAC desaconseja el uso de azinina / azina en favor de la piridina . [127] La numeración de los átomos del anillo en la piridina comienza en el nitrógeno (ver cuadro de información). A veces se utiliza 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 ). Aquí α ( orto ), β ( meta ) y γ ( para ) se refieren a las posiciones 2, 3 y 4, respectivamente. El nombre sistemático de los derivados de piridina es piridinilo , donde la posición del átomo sustituido está precedida por un número. Sin embargo, la IUPAC recomienda el nombre histórico piridilo y se utiliza en lugar del nombre sistemático. [128] El derivado catiónico formado por la adición de un electrófilo al átomo de nitrógeno se llama piridinio .
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