SÍNTESIS DE LA PIRIDINA Y SUS DERIVADOS

SÍNTESIS DE LA PIRIDINA Y SUS DERIVADOS

La piridina es un líquido incoloro de olor desagradable, presenta en su estructura un heterociclo de seis eslabones, y tiene un carácter aromático; le sigue en importancia a la quinoleína debido a que se encuentra presente en numerosos alcaloides y fármacos de diversos usos.

Es muy soluble en agua, con un pKa 5.17 de punto de ebullición 115º C y es una base débil, pKa del amoníaco 9.2 de la piperidina 11.2 y un poco más fuerte que la anilina cuyo pKa es 4.6. Normalmente se lo extrae del alquitrán de hulla conjuntamente a las metilpiridinas, denominadas picolinas.

1. Reacciones químicas de la piridina

La piridina debido a su alta estabilidad no es afectada con los agentes oxidantes comunes, sin embargo se reduce con mayor facilidad que el benceno, para formar la correspondiente piperidina.

Por otro lado, se puede afirmar que la reactividad de la piridina es equivalente a la de una anillo bencénico disustituido con dos grupos nitro en posición para, razón por la cual no todas las sustituciones electrofílicas aromáticas que se dan en el benceno, ocurren en la piridina. Así por ejemplo no se producen la alquilación y acilación de Friedel Crafts, tampoco ocurre la nitración a temperaturas moderadas y de la halogenación la única reacción significativa es la bromación.

Las estructuras de resonancia de la piridina que reciben (o toman) un sustituyente B electrófilo y que a continuación se muestran, permiten la predicción de los lugares en los cuales se producirán las reacciones de sustitución electrofílica:

La inspección de las formas de resonancia cargadas sugiere que la densidad electrónica sobre los átomos de carbono alfa y gamma es especialmente baja; consiguientemente debe esperarse una sustitución en beta, además debido a que esta posición es la única en la que el estado de transición en la sustitución, no tiene una forma de resonancia con una carga sobre el nitrógeno trivalente.

ü Halogenación. La bromación es más estereoespecífica que la cloración, porque se puede obtener sólo el derivado monobromado en beta, separable de la dibromopiridina por destilación.

Sin embargo, también se pueden obtener derivados clorados, a partir de las alfa o gamma hidroxipiridinas

ü Sulfonación. La piridina puede sulfonarse a temperaturas altas utilizando como catalizador sulfato de vanadio, formando ácido sulfónico, con muy buenos rendimientos; importante intermedio para la síntesis de piridinas sustituidas.

2. Síntesis y reacciones de los derivados de la piridina. La química de los grupos sustituyentes en la piridina, depende de la posición de sustitución, habiéndose arribado luego de las observaciones empíricas a las siguientes generalizaciones:

a) Los grupos funcionales sustituidos en la posición beta (3 ó 5) de la piridina, presentan propiedades aromáticas características.

b) Los grupos funcionales ubicados en las posiciones alfa o gamma de la piridina (2,4 o 6) presentan reacciones características idénticas a los que están unidos al carbono alfa de los grupos carbonilo (por ejemplo acidez de los hidrógenos).

ü Ácidos piridincarboxílicos y sus derivados

• Ácidos nicotínico, isonicotínico y picolínico

Pueden formarse por oxidación a partir de las picolinas obtenidas por extracción del alquitrán de hulla, con KMnO4/H+.

El ácido nicotínico, así como su amida, tienen propiedades de vitamina (vitamina B). Recibe ese nombre debido a que el mismo fue obtenido por oxidación de la nicotina, alcaloide muy tóxico.

El ácido nicotínico es un importante intermediario, para la preparación de vitaminas, razón por la cual tiene una producción industrial significativa, y el procedimiento más común, parte del ácido beta-sulfónico que se obtiene por Sulfonación directa de la piridina.

• Derivados de ácidos carboxílicos:

a) Haluros de ácido

b) Formación de aminopiridinas, a partir de las amidas, por reacción de Hofmann.

Las sales de diazonio de la piridina en las posiciones 2 y 4 no permiten la inclusión de otros grupos como ocurre en el benceno, para ello el grupo diazoico debe estar ubicado en la posición beta (3). Sin embargo puede reaccionar sobre otros compuestos aromáticos, para formar colorantes azoicos.

ü Álquilpiridinas

Las distintas metilpiridinas, ya se ha dicho que se extraen del alquitrán de hulla, sin embargo las demás alquilpiridinas deben prepararse por otros procedimientos.

• Síntesis de la beta-alquilpiridina: La misma se puede conseguir por reducción del grupo carbonilo de la cetona al correspondiente grupo metileno –CH2 - , Las 2- y 4-alquilpiridinas se pueden obtener por métodos más directos.

• Las 4-alquilpiridinas superiores se preparan aprovechando la acidez de los hidrógenos de un metilo sustituido en 4, haciéndolo reaccionar con Li, y este producto con un haluro de alquilo, para hacer crecer la cadena alquílica.

• La acidez de los hidrógenos de los grupos alquilo en la posición 2, permite que la misma reaccione de maneras distinta como puede observarse a continuación:

ü Reacciones de acoplamiento. Las piridinas participan de reacciones de acoplamiento, cuando la piridina es tratada con Na/NH3 y O2. Este comportamiento se ha utilizado para efectuar la síntesis del paraquat el cual es un efectivo herbicida.

Otras reacciones de acoplamiento, son catalizadas por metales como el paladio o cobre así como por el bronce:

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