피리딘

3. 물리적 성질

벤젠과 유사한 구조를 가지는 피리딘의 질소 원자는 sp² 혼성을 한다. 질소 원자는 방향족 π공액계에 1개의 전자를 제공하며, 탄소에서 제공된 5개의 전자를 합하면 6개의 전자가 되어 휘켈 규칙을 만족하므로, 방향족으로서의 성질을 나타낸다.

피리딘은 벤젠과 마찬가지로 무극성 용매에 쉽게 녹지만, 물과 같은 극성 용매에도 녹는다. 이는 피리딘의 질소 원자가 물과 수소 결합을 형성하여 용매화되기 때문이다. 질소는 탄소에 비해 전기 음성도가 높기 때문에, 분자 내에서 질소 원자가 약간의 음전하를 띠고 나머지 부분은 양전하를 띠면서 극성이 생기는 것도 극성 용매에 녹는 주요 요인이다.

피리딘은 반자성을 띠며, 임계점은 압력 5.63 MPa, 온도 619 K, 부피 248cm³이다.^[16] 340°C–426°C 온도 범위에서 증기압 ''p''는 앙투안 방정식으로 설명할 수 있다.

:$\backslash log\_\{10\}\; p\; =\; A-\backslash frac\{B\}\{C+T\}$

여기서 ''T''는 온도이며, ''A'' = 4.16272, ''B'' = 1371.358 K, ''C'' = −58.496 K이다.^[17]

피리딘 고리는 육각형을 형성한다. C-C와 C-N 거리, 그리고 결합각에 약간의 변화가 관찰된다.

3. 1. 결정 구조

3. 2. 분광학적 성질

4. 화학적 성질

• 친전자체와 반응하여 친전자성 치환 반응이 일어나 방향족 특성을 나타낸다.
• 친핵체와 반응하여 2번과 4번 위치에서 반응하며, 이민 및 카보닐과 유사하게 작용한다.
• 많은 루이스 산과 반응하여 피리딘의 질소 원자에 첨가 반응을 일으키며, 이는 삼차 아민의 반응성과 유사하다.

4. 1. 결합

4. 2. 산화

5. 반응

피리딘은 고리 내에 전기 음성도가 높은 질소 원자를 가지고 있어, 벤젠 유도체보다 친전자성 방향족 치환 반응에는 덜 반응한다.^[74] 대신, 니트로벤젠과 유사하게 친핵성 치환 반응에 더 취약하다.^[75][91][86]

피리딘의 반응성은 다음과 같이 세 가지로 구분할 수 있다.

• 친전자체와 반응: 방향족 특성을 나타내며 친전자성 치환 반응이 일어난다.
• 친핵체와 반응: 2번과 4번 위치에서 반응하며, 이민 및 카보닐과 유사하게 작용한다.
• 루이스 산과 반응: 피리딘의 질소 원자에 첨가되며, 삼차 아민과 유사하다.

5. 1. 친전자성 치환 반응

5. 2. 친핵성 치환 반응

5. 3. 라디칼 반응

5. 4. 수소화 및 환원

5. 5. 루이스 염기성 및 배위 화합물

6. 합성

과거에는 피리딘을 콜타르에서 추출하거나 석탄 가스화의 부산물로 얻었다. 콜타르에는 약 0.1%의 피리딘만 포함되어 있어^[54] 다단계 정제가 필요했고, 이로 인해 생산량이 더욱 감소했다. 오늘날 대부분의 피리딘은 암모니아, 알데히드 및 니트릴로부터 합성되며, 다양한 명명 반응도 알려져 있지만 대규모로 시행되지는 않는다.^[55]

1924년 러시아 화학자 알렉세이 치치바빈이 저렴한 시약을 기반으로 하는 피리딘 합성 반응을 발명하면서 획기적인 발전이 이루어졌다.^[41] 이 방법은 여전히 피리딘의 산업적 생산에 사용되고 있다.^[55] 치치바빈 피리딘 합성은 낮은 수율(대개 약 30%)이라는 단점을 가지고 있지만,^[58] 전구체는 저렴하다. 특히 치환되지 않은 피리딘은 포름알데히드와 아세트알데히드로부터 생성된다. 먼저, 아크롤레인은 아세트알데히드와 포름알데히드로부터 Knoevenagel 축합 반응으로 형성된다.

7. 존재

피리딘은 벨라돈나( ''Atropa belladonna'' )^[42] 잎과 뿌리, 마시멜로우( ''Althaea officinalis'' )^[43]를 제외하고는 자연계에 흔하지 않다. 하지만 피리딘 유도체는 알칼로이드와 같은 생체 분자의 일부인 경우가 많다.

일상생활에서 피리딘은 볶음 및 통조림 과정에서 생성되는 휘발성 유기 화합물의 미량 성분으로, 튀긴 닭고기,^[44] 스키야키,^[45] 로스팅된 커피,^[46] 감자 칩,^[47] 튀긴 베이컨 등에서 발견된다.^[48] 피리딘의 흔적은 보포르 치즈,^[49] 질 윤활액,^[50] 홍차,^[51] 치은염을 앓는 사람의 타액,^[52] 해바라기 꿀에서도 찾아볼 수 있다.^[53]

몇몇 피리딘 유도체는 생물학적 시스템에서 중요한 역할을 한다. 그 생합성이 완전히 밝혀지지는 않았지만, 니코틴산(비타민 B₃)은 일부 세균, 균류, 포유류에서 발견된다. 포유류는 아미노산 트립토판의 산화를 통해 니코틴산을 합성하며, 이때 중간 생성물인 아닐린 유도체 퀴누레닌은 피리딘 유도체인 퀴놀린산을 생성하고, 이어서 니코틴산을 생성한다. 반대로, 세균 ''결핵균''(Mycobacterium tuberculosis)과 ''대장균''(Escherichia coli)은 글리세르알데히드 3-인산과 아스파르트산의 축합 반응을 통해 니코틴산을 생산한다.^[73]

피리딘은 쓴맛을 내기 위해 역사적으로 식품에 첨가되었지만, 현재 미국에서는 이 관행이 금지되었다.^[120][121] 여전히 음용에 부적합하게 만들기 위해 에탄올에 첨가될 수 있다.^[104]

8. 응용

피리딘은 주로 농약, 살균제, 의약품 등의 전구체로 사용된다.^[55][22] 농약으로는 파라쿼트, 디쿼트, 클로르피리포스 등이 있으며, 살균제로는 피리티온이 있다.^{[55][22][104]} 진케 반응을 통해 생산되는 세틸피리디늄 클로라이드와 라우릴피리디늄은 구강 및 치과 관리 제품의 살균제로 사용된다.^[104] 피리딘은 알킬화제의 공격을 받아 ''N''-알킬피리디늄 염을 생성하는데, 세틸피리디늄 클로라이드가 그 예이다.

9. 위험성

피리딘은 독성이 있고 가연성이며 강하고 불쾌한 생선 냄새가 나는 액체이다. 0.04~20 ppm의 냄새 역치는 유해 영향에 대한 5 ppm의 허용 기준에 근접하여 대부분의 성인은 유해한 수준으로 존재할 때 이를 알 수 있다.^[110] 피리딘은 물에 쉽게 용해되며 수생 생태계의 동물과 식물 모두에게 해를 끼친다.^[111]

피리딘은 인화점이 20°C로 인화성이 매우 높다. 연소 시 바이피리딘, 질소 산화물, 일산화 탄소를 포함한 유독 가스가 발생한다.^[112]

피리딘은 피부에 접촉 시 화학적 화상을 유발할 수 있으며, 증기는 눈이나 흡입 시 자극을 줄 수 있다.^[113] 피리딘은 신경계를 억제하여 3600 ppm 이상의 증기 농도에서 취한 것과 유사한 증상을 유발하며, 이는 더 큰 건강 위험을 초래한다.^[55] 이러한 영향은 몇 시간 지연될 수 있으며, 어지럼증, 두통, 협응력 부족, 메스꺼움, 침 분비, 식욕 부진 등이 포함된다. 복통, 폐울혈 및 의식 불명으로 진행될 수 있다.^[114] 사람의 피리딘 섭취에 대한 가장 낮은 알려진 치사량 (LD_Lo)은 500 mg/kg이다.

장기간 피리딘에 노출되면 간, 심장, 신장 손상이 발생할 수 있다.^{[112][22][122]} IARC는 피리딘을 인체에 발암 가능성이 있는 물질(Group 2B)로 간주한다.^[115]

담배 연기에서 최대 16μg/m³의 미량의 피리딘이 검출되었다.^[22] 피리딘은 철강 제조,^[116] 셰일 오일 처리, 석탄 가스화, 코크스 공장 및 소각과 같은 일부 산업 공정에서 환경으로 소량 방출된다.^[22] 셰일 오일 처리 공장의 대기 중에는 최대 13μg/m³의 피리딘 농도가 포함될 수 있으며,^[117] 석탄 가스화 공장 근처의 지하수에서 53μg/m³ 수준이 측정되었다.^[118] 미국 국립 직업 안전 보건 연구원(National Institute for Occupational Safety and Health)의 연구에 따르면 약 43,000명의 미국인이 피리딘과 접촉하며 일한다.^[119]

피리딘은 쓴맛을 내기 위해 역사적으로 식품에 첨가되었지만, 현재 미국에서는 이 관행이 금지되었다.^[120][121] 피리딘은 여전히 음용에 부적합하게 만들기 위해 에탄올에 첨가될 수 있다.^[104]

10. 대사

11. 환경적 영향

피리딘은 박테리아에 의해 암모니아와 이산화 탄소로 쉽게 분해된다.^[123] 비치환 피리딘 고리는 피콜린, 루티딘, 클로로피리딘, 아미노피리딘보다 빠르게 분해되며,^[124] 여러 피리딘 분해자들이 피리딘이 존재할 때 리보플라빈을 과다 생성하는 것으로 나타났다.^[125] 피리딘을 포함한 이온화 가능한 ''N''-헤테로고리 화합물은 토양 유기물로의 분배, 양이온 교환, 표면 착물을 포함한 여러 pH 의존적 메커니즘을 통해 환경 표면 (토양 및 퇴적물 등)과 상호 작용한다.^[126] 이러한 표면에 대한 흡착은 미생물 분해자 및 다른 유기체에 대한 피리딘의 생물학적 이용 가능성을 감소시켜 분해 속도를 늦추고 생태 독성을 감소시킨다.^[127]

참조

_[1] 서적 Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book) The Royal Society of Chemistry 2014
_[2] Haynes Haynes
_[3] Haynes Haynes
_[4] Haynes Haynes
_[5] Haynes Haynes
_[6] Haynes Haynes
_[7] Haynes Haynes
_[8] Haynes Haynes
_[9] Haynes Haynes
_[10] 문서 Pyridine: main hazards, precautions and toxicity
_[11] 웹사이트 Pyridine MSDS https://fscimage.fis[...] Fisher 2010-02-02
_[12] Haynes Haynes
_[13] PGCH 0541
_[14] IDLH Pyridine
_[15] 논문 Light-Induced Reactions within Poly(4-vinyl pyridine)/Pyridine Gels: The 1,6-Polyazaacetylene Oligomers Formation 2021-01
_[16] Joule Joule
_[17] 논문 Pyridine: Experimental and Calculated Chemical Thermodynamic Properties between 0 and 1500 K.; a Revised Vibrational Assignment
_[18] 논문 Crystal Structure of Benzene
_[19] 논문 Crystal structures of pyridine and pyridine trihydrate
_[20] 논문 An explanation of the very low fluorescence and phosphorescence in pyridine: a CASSCF/CASMP2 study https://figshare.com[...] 2018-01-17
_[21] Joule Joule
_[22] 서적 Pyridine http://monographs.ia[...] OSHA 1985
_[23] Joule Joule
_[24] 서적 Advanced Organic Chemistry : Part A: Structure and Mechanisms Springer US
_[25] 서적 Pyridine and its Derivatives Interscience 1960
_[26] 논문 On the constitution and properties of picoline, a new organic base from coal-tar https://babel.hathit[...] 1849
_[27] 논문 Producte der trocknen Destillation thierischer Materien https://babel.hathit[...]
_[28] 논문 On the products of the destructive distillation of animal substances. Part II. https://babel.hathit[...] 1851
_[29] 논문 Ueber die Producte der trocknen Destillation thierischer Materien https://babel.hathit[...]
_[30] 논문 Synthèse d'une base isomère à la toluidine https://books.google[...] 1869
_[31] 논문 On the oxidation products of picoline https://babel.hathit[...] 1871-01-27
_[32] 논문 Koerner, Dewar and the Structure of Pyridine http://www.scs.illin[...] 1988
_[33] 서적 Lectures on the history of the development of chemistry since the time of Lavoisier http://www.sciencema[...]
_[34] 서적 Heterocyclic Chemistry https://books.google[...] New Age International 1999
_[35] 논문 Synthese des Piperidins https://babel.hathit[...] 1884
_[36] 논문 Synthese des Piperidins und seiner Homologen https://babel.hathit[...] 1884
_[37] 논문 On picoline and its derivatives https://babel.hathit[...] 1876
_[38] 논문 A. Henninger, aus Paris. 12. April 1877
_[39] 논문 Condensationsprodukte aus Aldehydammoniak und ketonartigen Verbindungen https://zenodo.org/r[...]
_[40] 논문 Synthesen in der Pyridinreihe. Ueber eine Erweiterung der Hantzsch'schen Dihydropyridinsynthese https://zenodo.org/r[...]
_[41] 논문 Über Kondensation der Aldehyde mit Ammoniak zu Pyridinebasen http://gallica.bnf.f[...]
_[42] 서적 Fenaroli's Handbook of Flavor Ingredients CRC Press 1995
_[43] 서적 Lebensmittel-Lexikon Behr 2005
_[44] 논문 Isolation and identification of volatile compounds from fried chicken
_[45] 논문 Isolation and identification of volatile compounds in cooked meat: sukiyaki
_[46] 논문 Contribution of coffee aroma constituents to the mutagenicity of coffee
_[47] 논문 Characterization of Volatile Pyrazine and Pyridine Components of Potato Chips ACS
_[48] 논문 Isolation and identification of volatile flavor compounds in fried bacon
_[49] 논문 Occurrence of sesquiterpene in mountain cheese volatiles
_[50] 서적 Odor Quality and Chemical Structure American Chemical Society
_[51] 논문 New volatile constituents of black tea flavor
_[52] 논문 Oral Odors in Early Experimental Gingivitis
_[53] 서적 Lebensmittel-Lexikon Behr 2005
_[54] 서적 Struktur und Reaktivität der Biomoleküle Wiley-VCH 2006
_[55] 간행물 Pyridine and Pyridine Derivatives
_[56] 웹사이트 Pyridine's Development in China http://www.agrocheme[...] AgroChemEx 2010-05-11
_[57] 웹사이트 About Vertellus http://www.vertellus[...]
_[58] 논문 Pyridines. IV. A Study of the Chichibabin Synthesis
_[59] 특허 Verfahren zur Herstellung von Pyridin und Methylpyridinen
_[60] 특허 Electrically-assisted bicycle, driving system thereof, and manufacturing method
_[61] 특허 Procede de preparation de bases pyridiques
_[62] 논문 Hydrodealkylierung von Pyridinbasen bei Normaldruck
_[63] 논문 A method for the Degradation of Radioactive Nicotinic Acid
_[64] 서적 Angewandte homogene Katalyse Wiley-VCH 2008
_[65] 논문 The Specific Synthesis of Pyridines and Oligopyridines 1976
_[66] 논문 Ueber die Einwirkung des Chloroforms auf die Kaliumverbindung Pyrrols https://onlinelibrar[...] 1881
_[67] 논문 Reactions of 1,1-Dihalocyclopropanes with Electrophilic Reagents. Synthetic Route for Inserting a Carbon Atom Between the Atoms of a Double Bond
_[68] 논문 Mechanism of heterocyclic ring expansions. Part III. Reaction of pyrroles with dichlorocarbene
_[69] 논문 Trapping and structure determination of an intermediate in the reaction between 2-methyl-5-''t''-butylpyrrole and dichlorocarbene
_[70] 논문 Eine Synthese von Pyridin-Derivaten https://zenodo.org/r[...]
_[71] 웹사이트 Gattermann–Skita http://www.pmf.ukim.[...] Institute of Chemistry, Skopje
_[72] 논문 Condensation of Oxazoles with Dienophiles — a New Method for the Synthesis of Pyridine Bases 1969
_[73] 논문 Niacin Biosynthesis in Seedlings of ''Zea mays''
_[74] 서적 Advanced Organic Chemistry : Part A: Structure and Mechanisms Springer US
_[75] 논문 Adrien Albert and the Rationalization of Heterocyclic chemistry
_[76] 서적 Chimie organique hétérocyclique: Structures fondamentales EDP Sciences 2002
_[77] 논문 How H-bonding Modifies Molecular Structure and π-Electron Delocalization in the Ring of Pyridine/Pyridinium Derivatives Involved in H-Bond Complexation
_[78] 논문 Light-Induced Reactions within Poly(4-vinyl pyridine)/Pyridine Gels: The 1,6-Polyazaacetylene Oligomers Formation 2021-01
_[79] 논문 Dinitrogen Pentoxide-Sulfur Dioxide, a New nitrate ion system
_[80] 논문 Preparation of Novel Heteroisoindoles from nitropyridines and Nitropyridones
_[81] 논문 Aprotic Nitration ({{chem|NO|2|+|BF|4|−}}) of 2-Halo- and 2,6-Dihalopyridines and Transfer-Nitration Chemistry of Their ''N''-Nitropyridinium Cations
_[82] 간행물 Joule
_[83] 논문 Konstitutionsspezifität der Nicotinsäure als Wuchsstoff bei ''Proteus vulgaris'' und ''Streptobacterium plantarum''
_[84] 논문 Pyridine-''N''-oxide
_[85] 논문 Synthesis of 2-aryl Pyridines By Palladium-catalyzed Direct Arylation of Pyridine N-oxides
_[86] 서적 Aromatic Heterocyclic Chemistry Oxford University Press 1992
_[87] 간행물 Joule
_[88] 논문 Amination in the Heterocyclic Series by Sodium amide
_[89] 서적 Advances in Heterocyclic Chemistry Volume 2
_[90] 논문 2,2'-bipyridine http://www.orgsyn.or[...]
_[91] 간행물 Joule
_[92] 간행물 Amines, aliphatic
_[93] 서적 Thermochemistry of Organic and Organometallic Compounds Academic Press 1970
_[94] 논문 On the structure and mechanism of formation of the Lansbury reagent, lithium tetrakis(''N''-dihydropyridyl) aluminate
_[95] 논문 Specific and selective reduction of aromatic nitrogen heterocycles with the bis-pyridine complexes of bis(1,4-dihydro-1-pyridyl)zinc and bis(1,4-dihydro-1-pyridyl)magnesium
_[96] 논문 Studies in the pyridine series. II. Ladenburg and electrolytic reductions of pyridine bases Institute of Organic Chemistry & Biochemistry
_[97] 논문 Partial Reduction of Electron-Deficient Pyridines
_[98] 서적 Lewis Basicity and Affinity Scales, Data and Measurement Wiley 2010
_[99] 논문 Graphical display of the enthalpies of adduct formation for Lewis acids and bases
_[100] 서적 Infrared and Raman spectra of Inorganic and Coordination compounds Wiley
_[101] 서적 Infrared and Raman spectra of Inorganic and Coordination compounds 1997-07-31
_[102] 논문 Iridium compounds in catalysis
_[103] 서적 Organometallchemie Vieweg & Teubner 2008
_[104] 서적 RÖMPP Online – Version 3.5 Georg Thieme
_[105] 웹사이트 Environmental and health criteria for paraquat and diquat http://www.inchem.or[...] World Health Organization 1984
_[106] 서적 Advanced Organic Chemistry: Part B: Reactions and Synthesis Springer
_[107] 간행물 Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis J. Wiley & Sons 2004
_[108] 웹사이트 Wasserbestimmung mit Karl-Fischer-Titration http://www.ipc.uni-j[...] Jena University
_[109] 서적 Oxidation of alcohols to aldehydes and ketones: a guide to current common practice https://books.google[...] Springer
_[110] 웹사이트 Pyridine MSDS http://www.alfa.com/[...] Alfa Aesar 2010-06-03
_[111] 웹사이트 Database of the (EPA) http://cfpub.epa.gov[...] U.S. Environmental Protection Agency 2011-01-07
_[112] GESTIS
_[113] 서적 SI Chemical Data Wiley 2008
_[114] 웹사이트 Pyridine Summary & Evaluation http://www.inchem.or[...] IPCS INCHEM 2000-08-22
_[115] 서적 Some chemicals that cause tumours of the urinary tract in rodents https://publications[...] 2021-06-02
_[116] 논문 A review of organic emissions from selected combustion processes
_[117] 논문 Emissions of organic air pollutants from shale oil wastewaters
_[118] 논문 Organic contaminants in groundwater near to underground coal gasification site in northeastern Wyoming
_[119] 서적 National Occupational Exposure Survey 1981–83 Department of Health and Human Services, Public Health Service, Centers for Disease Control, National Institute for Occuptional Safety and Health
_[120] Federal Register
_[121] 뉴스 FDA Removes 7 Synthetic Flavoring Substances from Food Additives List https://www.fda.gov/[...] 2018-10-05
_[122] 웹사이트 Pyridine https://www.inrs.fr/[...] INRS 2021-06-02
_[123] 논문 Degradation of pyridines in the environment
_[124] 논문 Biodegradation of pyridine derivatives in soil suspensions
_[125] 논문 Riboflavin production during growth of ''Micrococcus luteus'' on pyridine
_[126] 논문 Sorption of heterocyclic organic compounds to reference soils: column studies for process identification
_[127] 논문 Effects of sorption on the biodegradation of 2-methylpyridine in aqueous suspensions of reference clay minerals
_[128] 논문 Revision of the extended Hantzsch-Widman system of nomenclature for hetero mono-cycles http://www.iupac.org[...] 2011-01-07
_[129] 서적 Die systematische Nomenklatur der Organischen Chemie Springer "1998"
_[130] 서적 RÖMPP Online – Version 3.5 Georg Thieme
_[131] 논문
_[132] 논문
_[133] 문서 Pyridine MSDS https://fscimage.fis[...]
_[134] 문서 '例: Schlosser, M.; Cottet, F. "Silyl-Mediated Halogen/Halogen Displacement in Pyridines and Other Heterocycles." Eur. J. Org. Chem. 2002, 4181–4184.'
_[135] 논문 Advances in Heterocyclic Chemistry
_[136] 논문 2,2′-bipyridine http://www.orgsyn.or[...]
_[137] 서적 Heterocyclic Chemistry https://books.google[...] Blackwell Publishing
_[138] 문서 落合英二 (薬学者)|Ochiai, E. "Recent Japanese work on the chemistry of pyridine 1-oxide and related compounds." J. Org. Chem. 1953, 18, 534–551.
_[139] 웹사이트 Woman Health: Female Body Fluids http://www.sinepenis[...] 2007-10-18
_[140] 서적 Nomenclature of Organic Chemistry : IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013 (Blue Book) The Royal Society of Chemistry "2014"
_[141] 간행물 Pyridine and Pyridine Derivatives
_[142] 문서 Lide
_[143] 서적 RÖMPP Online – Version 3.5 Georg Thieme
_[144] 웹인용 Pyridine - CAS#:110-86-1 https://www.chemsrc.[...] 2020-01-08
_[145] 웹인용 Pyridine MSDS https://fscimage.fis[...] Fisher 2020-10-03
_[146] 문서 PGCH
_[147] 문서 IDLH
_[148] 서적 Pyridine and its Derivatives Interscience 1960
_[149] 저널 On the constitution and properties of picoline, a new organic base from coal-tar https://babel.hathit[...] 1849
_[150] 저널 Producte der trocknen Destillation thierischer Materien https://babel.hathit[...]