Pirén

Pirén
A pirén szerkezeti képlete
A pirén pálcikamodellje
Más nevek Benzo[def]fenantrén
Kémiai azonosítók
CAS-szám 129-00-0
PubChem 31423
ChemSpider 29153
KEGG C14335
ChEBI 39106
RTECS szám UR2450000
SMILES
c1cc2cccc3c2c4c1cccc4cc3
InChI
1/C16H10/c1-3-11-7-9-13-5-2-6-14-10-8-12(4-1)15(11)16(13)14/h1-10H
InChIKey BBEAQIROQSPTKN-UHFFFAOYSA-N
Beilstein 1307225
Gmelin 84203
UNII 9E0T7WFW93
ChEMBL 279564
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet C16H10
Moláris tömeg 202,25 g/mol
Megjelenés színtelen szilárd anyag (sárga szennyeződések gyakoriak sok mintában)
Sűrűség 1,271 g/cm3[2]
Olvadáspont 150,62 °C
Forráspont 394 °C
Oldhatóság (vízben) 0,049 mg/l (0 °C)
0,139 mg/l (25 °C)
2,31 mg/l (75 °C)[3]
Tiltott sáv 2.02 eV[6]
Mágneses szuszceptibilitás -147·10−6 cm3/mol[4]
Megoszlási hányados 5.08[5]
Kristályszerkezet
Kristályszerkezet Monoklin
Tércsoport P21/a
Rácsállandó a = 13,64 Å, b = 9,25 Å, c = 8,47 Å
Rácsállandó-szög α = 90°, β = 100,28°, γ = 90°
Termokémia
Std. képződési
entalpia ΔfHo298		 125,5 kJ·mol−1
Standard moláris
entrópia So298		 224,9 J·mol−1·K−1
Hőkapacitás, C 229,7 J/(K·mol)
Veszélyek
Főbb veszélyek irritáló
NFPA 704
1
2
0
 
Lobbanáspont nem gyúlékony
Ha másként nem jelöljük, az adatok az anyag standardállapotára (100 kPa) és 25 °C-os hőmérsékletre vonatkoznak.

A pirén lapos policiklusos aromás szénhidrogén (PAH) 4 kondenzált benzolgyűrűvel. Képlete C16H10. E sárgászöld szilárd anyag a legkisebb perikondenzált (1-nél több oldalon kondenzált gyűrűs) PAH. A pirén szerves vegyületek részleges égésekor keletkezik.[10]

Előfordulás, tulajdonságok

[szerkesztés]

A pirént először kőszénkátrányból izolálták, ahol 2 tömegszázalékig fordul elő. Perikondenzált PAH-ként sokkal jobban rezonanciastabilizált az 5 tagú gyűrűs izomerjénél, a fluoranténnél. Így sok égés mellékterméke. Az autók átlagosan mintegy 1 μg-ot termelnek kilométerenként.[11]

Reakciók

[szerkesztés]

Kromáttal való oxidációjakor perinaftenon, majd naftalin-1,4,5,8-tetrakarbonsav keletkezik. Számos hidrogénezésre képes, és eltérő szelektivitással hajlamos halogénezésre, Diels–Alder-reakciókra és nitrálásra.[11] Az egyik 3-as szénatomon brómozható.[12]

Nátriummal redukálva gyökaniont ad. Ebből sok π-arénkomplex állítható elő.[13]

Fotofizika

[szerkesztés]

Pirénből és származékaiból festékek és festékprekurzorok, például piranin és naftalin-1,4,5,8-tetrakarbonsav állíthatók elő. Erős UV-Vis-abszorpciója van három 330 nm-nél lévő sávnál diklórmetánban. Az emisszió az abszorpcióhoz közel van, de 375 nm-nél.[14] A jelek oldószerenként eltérnek. Származékaik is hasznos molekuláris indikátorok fluoreszcenciaspektroszkópiához, nagy kvantumhozamuk és hosszú életük (0,65, illetve 410 ns etanolban 293 K-en). A pirén volt az első molekula, melynél excimereket figyeltek meg.[15] Ez az excimer 450 nm-nél jelenik meg. Theodor Förster számolt be róla 1954-ben.[16]

Alkalmazások

[szerkesztés]
Br4Py-molekulák STM-képe Au(111)-felszínen (fent) és ennek modellje (lent, a Br-atomok rózsaszínnel).[17]

A pirén fluoreszcencia-emissziós spektruma érzékeny az oldószer polaritására, így a pirén használható oldószerkörnyezetek meghatározására, mivel a gerjesztett állapota az alapállapottal szemben nem síkalkatú. Egyes emissziós sávok érintetlenek, mások intenzitása eltér az oldószerrel való kölcsönhatás ereje miatt.

A pirén atomjainak és kondenzált gyűrűinek számozása

A pirének erős elektrondonorok, és számos anyaggal együtt elektrondonor-akceptor rendszert alkotnak, melyek energiaátalakításra és fényfelhasználásra használhatók.[14]

Biztonsági, környezeti tényezők

[szerkesztés]

Bár nem benzopiréneknél kevésbé mérgező, állatkísérletek szerint a pirén mérgező a vesékre és a májra. A pirén a halak és az algák életműködéseit befolyásolja.[18][19][20][21]

Biológiai bomlását nagymértékben vizsgálták. Ez két CH=CH kötés hidroxilezésével kezdődik.[22] Sertéskísérletek alapján az 1-hidroxipirén a szájon át adott pirén metabolitja.[23]

Jegyzetek

[szerkesztés]
  1. ↑ International Union of Pure and Applied Chemistry. Nomenclature of Organic Chemistry: IUPAC Recommendations and Preferred Names 2013. Royal Society of Chemistry, 206. o.. DOI: 10.1039/9781849733069 (2014). ISBN 978-0-85404-182-4 
  2. ↑ a b c Haynes, p. 3.472
  3. ↑ Haynes, p. 5.162
  4. ↑ Haynes, p. 3.579
  5. ↑ Haynes, p. 5.176
  6. ↑ Haynes, p. 12.96
  7. ↑ Camerman, A. (1965). „The crystal and molecular structure of pyrene”. Acta Crystallographica 18 (4), 636–643. o. DOI:10.1107/S0365110X65001494. 
  8. ↑ Haynes, pp. 5.34, 6.161
  9. ↑ GHS: PubChem
  10. ↑ Figueira-Duarte, Teresa M. (2011). „Pyrene-Based Materials for Organic Electronics”. Chemical Reviews 111 (11), 7260–7314. o. DOI:10.1021/cr100428a. PMID 21740071. 
  11. ↑ a b Senkan, Selim; Castaldi, Marco. Combustion, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Weinheim: Wiley-VCH (2003) 
  12. ↑ Gumprecht, W. H. (1968). „3-Bromopyrene”. Org. Synth. 48, 30. o. DOI:10.15227/orgsyn.048.0030. 
  13. ↑ Kucera, Benjamin E. (2014). „Bis(pyrene)metal complexes of vanadium, niobium and titanium: Isolable homoleptic pyrene complexes of transition metals”. Acta Crystallographica Section C: Structural Chemistry 70 (8), 749–753. o. DOI:10.1107/S2053229614015290. PMID 25093352. 
  14. ↑ a b Tagmatarchis, Nikos (2017. június 5.). „Functionalization of MoS2 with 1,2-dithiolanes: toward donor-acceptor nanohybrids for energy conversion” (angol nyelven). npj 2D Materials and Applications 1 (1), 13. o. DOI:10.1038/s41699-017-0012-8. ISSN 2397-7132. 
  15. ↑ Van Dyke, David A. (1998. május 1.). „Nanosecond Time-Resolved Fluorescence Spectroscopy in the Physical Chemistry Laboratory: Formation of the Pyrene Excimer in Solution”. Journal of Chemical Education 75 (5), 615. o. DOI:10.1021/ed075p615. 
  16. ↑ Förster, Th. (1954. június 1.). „Ein Konzentrationsumschlag der Fluoreszenz.”. Zeitschrift für Physikalische Chemie 1 (5–6), 275–277. o. DOI:10.1524/zpch.1954.1.5_6.275. 
  17. ↑ Pham, Tuan Anh (2014). „Self-assembly of pyrene derivatives on Au(111): Substituent effects on intermolecular interactions”. Chem. Commun. 50 (91), 14089–92. o. DOI:10.1039/C4CC02753A. PMID 24905327. 
  18. ↑ Oliveira, M. (2013). „Single and combined effects of microplastics and pyrene on juveniles (0+ group) of the common goby Pomatoschistus microps (Teleostei, Gobiidae)”. Ecological Indicators 34, 641–647. o. DOI:10.1016/j.ecolind.2013.06.019. 
  19. ↑ Oliveira, M. (2012). „Acute toxic effects of pyrene on Pomatoschistus microps (Teleostei, Gobiidae): Mortality, biomarkers and swimming performance”. Ecological Indicators 19, 206–214. o. DOI:10.1016/j.ecolind.2011.08.006. 
  20. ↑ Oliveira, M. (2012). „Effects of exposure to microplastics and PAHs on microalgae Rhodomonas baltica and Tetraselmis chuii”. Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology 163, S19–S20. o. DOI:10.1016/j.cbpa.2012.05.062. 
  21. ↑ Oliveira, M. (2012). „Effects of short-term exposure to microplastics and pyrene on Pomatoschistus microps (Teleostei, Gobiidae)”. Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Molecular & Integrative Physiology 163, S20. o. DOI:10.1016/j.cbpa.2012.05.063. 
  22. ↑ Seo, Jong-Su (2009). „Bacterial Degradation of Aromatic Compounds”. International Journal of Environmental Research and Public Health 6 (1), 278–309. o. DOI:10.3390/ijerph6010278. PMID 19440284. PMC 2672333. 
  23. ↑ Keimig, S. D. (1983). „Identification of 1-hydroxypyrene as a major metabolite of pyrene in pig urine”. Xenobiotica 13 (7), 415–420. o. DOI:10.3109/00498258309052279. PMID 6659544. 

Források

[szerkesztés]

További információk

[szerkesztés]
  • Birks, J. B.. Photophysics of Aromatic Molecules. London: Wiley (1969) 
  • Valeur, B.. Molecular Fluorescence: Principles and Applications. New York: Wiley-VCH (2002) 
  • Birks, J. B. (1975). „Excimers” (angol nyelven). Reports on Progress in Physics 38 (8), 903–974. o. DOI:10.1088/0034-4885/38/8/001. ISSN 0034-4885. 
  • Fetzer, J. C.. The Chemistry and Analysis of the Large Polycyclic Aromatic Hydrocarbons. New York: Wiley (2000)