2,2'-ビピリジン (CAS番号: 366-18-7) の物理的および化学的性質
2,2'-ビピリジン
2つのピリジン環の2位同士が単結合でつながったビピリジン骨格に属する、二座配位性の窒素含有配位子であり、合成化学、材料化学、分析化学において分析試薬や配位子として広く用いられる物質です。
| CAS番号 | 366-18-7 |
| 化学族 | ピリジン類 |
| 一般的形態 | 白色結晶性固体 |
| 流通グレード | ACSグレード, BP, EP, JP, リエージェントグレード, USP |
2,2'-ビピリジンは芳香族窒素複素環化合物で、2つのピリジン環がそれぞれの2位で単結合により連結されたビピリジン構造族に属します。この結合により、二座配位能を持つ配位子として機能し、2つの環内窒素原子を介してキレート化が可能です。中性形態では分子全体はほぼ中性で、立体的・配位環境に応じてほぼ平面またはややねじれたコンフォメーションをとります。電子構造はピリジルπ系に支配され、環窒素に2つの塩基性孤立電子対を有します。環間結合にわたる共役によって適度な電子の非局在化が生じ、二座複素環としては低い全体の極性表面積を示します。
酸・塩基特性と溶媒和挙動はピリジン類に類似し、共役酸の\(\mathrm{p}K_a\)は4.33と報告されており、中性から塩基性条件下では自由配位子は主に非プロトン化形態で存在し、金属配位に利用可能です。脂溶性は中程度で（実測log \(K_{ow}\) = 1.50、計算値XLogP3 = 1.7）、トポロジカル極性表面積（TPSA）は25.8で、適度な水溶性とアルコール、エーテル、芳香族炭化水素などの一般的有機溶媒に良好な溶解性を示します。加水分解しやすい官能基はなく、加水分解は起こりにくいです。環境中や溶液中の分解は主に遅い酸化反応（光化学的に生成されたヒドロキシルラジカルとの反応）によって進行し、加水分解はほとんど関与しません。
2,2'-ビピリジンは工業的および研究用に広く用いられており、金属キレート配位子や分析試薬として機能します。鉄(II)のキレート剤や複数の金属イオンの分光光度測定に用いる比色指示薬/試薬としても重要です。また、特殊化学品製造における重要な中間体でもあります。本物質の市販グレードにはACSグレード、BP、EP、JP、リエージェントグレード、USPが含まれます。
基本的物理特性
密度
本データベースにおいて、本性質の実験的確定値は利用可能ではありません。
融点
報告された融点：\(\,72\,^\circ\mathrm{C}\)および\(\,70\,^\circ\mathrm{C}\)。いずれも白色結晶性固体の融解または昇華範囲であり、試料の履歴や純度により70～72℃の範囲で変動します。
沸点
報告された沸点：\(\,273.5\,^\circ\mathrm{C}\)および\(\,272\)～\(\,273\,^\circ\mathrm{C}\)。芳香族かつ共役系構造を持つため、低分子溶媒と比べて沸点が高く、揮発性は低いです。
蒸気圧
実験的蒸気圧報告値：0.000013 \(\mathrm{mmHg}\)。理化学的サマリーには大気中分配に関する推定値として \(1.3 \times 10^{-5}\) \(\mathrm{mmHg}\)も記載されており、常温条件で気相と粒子相の両方に分配される可能性があるものの、揮発性は低いことが示されています。
引火点
報告された引火点：\(\,121\,^\circ\mathrm{C}\)。引火点の高さと低蒸気圧により、塊状では燃焼性は限定的ですが、高温または粉末状態での分散時には可燃性が高まります。
化学的性質
溶解性および相挙動
実験的な溶解性に関する記述では、本物質は「白色結晶性固体」であり、アルコール、エーテル、ベンゼンに対して「非常によく溶ける」とされ、「酸素含有溶媒にも可溶」と報告されています。水中での溶解度は \(\,25\,^\circ\mathrm{C}\)において5.93×10³ \(\mathrm{mg}/\mathrm{L}\)（5.93 g/L）または「水中溶解度6.4 g/100 mL」との報告があります。これらは芳香族複素環としてはかなりの水溶性を示し、適度な脂溶性(log \(K_{ow}\) 約1.50–1.7)と、2つの水素結合受容性を持つピリジル窒素（H-結合受容体数=2、供与体数=0）があることと整合的です。実際には一般的な極性有機溶媒に容易に溶解し、分析や配位化学用途に必要な濃度まで水に溶解可能です。溶媒の選択は凝集度、プロトン化状態、配位挙動に影響を与えます。
相挙動：室温では結晶性固体（白色結晶、または白色・黄色結晶性固体と記述される）、融点は70℃台前半、沸点は270℃超です。粉末状試料は空気中での飛散や粉じん爆発のリスクがあります。
反応性および安定性
2,2'-ビピリジンは加水分解しにくい安定な化合物で、加水分解可能な置換基を欠きます。光化学生成されたヒドロキシルラジカルによる酸化分解はゆっくり進行し、水溶液中でラジカル豊富な条件下では数ヶ月程度の半減期が報告されています。熱分解に際しては有害な窒素酸化物種を放出します。可燃性であるため強酸化剤から隔離する必要があり、乾燥および粉体取り扱い時には粉じん飛散と粉じん爆発の危険性が増大します。二座配位N,N-ドナー配位子として、多くの遷移金属と安定な配位錯体（二座・三座キレート錯体）を形成し、金属配位により酸化還元特性や光物理挙動が大きく変化します。
酸・塩基反応性：共役酸の\(\mathrm{p}K_a\)は4.33で、一般的なピリジン類と同程度の塩基性を示します。プロトン化はピリジル窒素に起こり、プロトン化状態では金属配位が抑制され、脱プロトン化または配位置換が進むまで金属結合は顕著に低下します。
熱力学データ
標準エンタルピーおよび比熱
本性質に関して、現在のデータベースには実験的確定値はありません。
分子パラメータ
分子量および分子式
分子式: C10H8N2。
分子量: 156.18。
追加の計算上の分子識別子: 正確質量/単離同位体質量 = 156.068748264; 重原子数 = 12; 形式上の電荷 = 0; 分子の複雑性 = 120。
脂溶性と極性
報告された分配係数: 実測log \(K_{ow}\) = 1.50（"log Kow= 1.50"として報告）; 計算値XLogP3 = 1.7。トポロジカル極性表面積（TPSA）= 25.8。水素結合供与体数 = 0; 水素結合受容体数 = 2。これらの値は適度な脂溶性を示し、相応の極性により十分な水溶性と極性有機溶媒との良好な相溶性を示します。
構造的特徴
2,2'-ビピリジンは、2位で結合した2つのピリジン環からなる対称的な二座配位子です。各ピリジン環のN原子は配位のための孤立電子対を提供し、配位により通常は五員環金属キレート環を形成します。環間結合まわりの立体柔軟性によりほぼ平面またはねじれた配列が可能であり、これが結晶パッキングや配位幾何学に影響を与えます。本物質については豊富な結晶構造データが存在し（構造記録に記載されたCCDC番号：177724）、自由配位子および金属錯体の多くの結晶構造エントリーが報告されています。構造の一意的な表現のため、下記の識別子セクションにSMILES、InChIおよびInChIKeyを記載しています。
識別子および別名
レジストリ番号およびコード
CAS: 366-18-7
EC（EINECS）番号: 206-674-4
UNII: 551W113ZEP
NSC番号: 615009（記録によっては1550とも報告）
ChEBI: CHEBI:30351
ChEMBL: CHEMBL39879
SMILES: C1=CC=NC(=C1)C2=CC=CC=N2
InChI: InChI=1S/C10H8N2/c1-3-7-11-9(5-1)10-6-2-4-8-12-10/h1-8H
InChIKey: ROFVEXUMMXZLPA-UHFFFAOYSA-N
別名および構造名
命名記録で報告されている一般的な別名には、2,2'-ジピリジル、2,2'-ビピリジル、2,2-ビピリジン、2-(2-ピリジル)ピリジン、α,α-ジピリジル、ビピリジル、ビピ、2-ピリジン-2-イルピリジンなどがあります。分析用および試薬グレードの表記（例：「2,2'-Bipyridine, ACS」）は、供給業者や仕様の文脈で一般的に使用されます。
産業および商業的用途
代表的な用途および産業分野
2,2'-ビピリジンは鉄(II)のキレート試薬および銀、カドミウム、銅、鉄、モリブデンなどの金属の分光光度法的定量の指示薬・試薬として用いられます。また、一部の除草剤誘導体の製造（例：ジカルト関連の合成経路）における中間体としても利用されます。均一系触媒、無機合成化学、材料合成、調整可能な金属－配位子複合体を必要とする研究用途においても広く使用される配位子です。
職業上の暴露は試薬や中間体の製造および取扱時に生じる可能性があり、使用分野は基礎有機化学品製造および特殊化学品生産を含みます。
合成または製剤における役割
機能的には、安定な金属錯体（例：トリス(ビピリジン)錯体）を形成するための二座配位子として用いられ、これらは酸化還元化学、光物理学的研究、および担持後の不均一系触媒の前駆体として利用されます。分析化学では鉄やその他遷移金属の比色試薬として用いられます。製剤では、主に試薬または中間体として使用され、最終製品添加剤としての用途は一般的ではありません。
安全性および取扱い概要
急性および職業性毒性
毒性データは経口および経皮経路での急性毒性を示しています。報告されている非ヒト毒性値には、LD50（ラット、経口）として256 mg/kgおよび100 mg/kg（別々の報告）、LD50（ラット、皮下）155 mg/kg、LD50（ラット、腹腔内）150 mg/kgなどがあります。危険有害性分類では、急性毒性（経口および経皮）、眼刺激、一回あるいは反復暴露における特定標的臓器毒性が含まれます。皮膚、眼、呼吸器の刺激、中枢神経系影響および職業環境における潜在的な肝毒性の悪影響が報告されています。動物データは高用量における神経行動影響および細菌試験での変異原性の報告も一部あります。
安全指針からの救急および急性対応策の要約は以下の通りです：吸入暴露時は曝露者を新鮮な空気中に移動させること；皮膚曝露時は水および石鹸で洗い流すこと；眼曝露時は数分間水で洗眼すること；経口摂取時は嘔吐を誘発せず医療機関に連絡すること。緊急対応では、酸素投与、肺水腫の監視、痙攣制御などの支持療法が重篤な曝露に対して推奨されます。
保管および取扱上の注意
強力な酸化剤および発火源から分離して保管してください。粉塵の発生および飛散を避けること。微細な粉体は空気との爆発性混合物を形成する可能性があります。粉塵制御措置および適切な換気設備の使用を推奨し、吸入および皮膚・眼への接触を避けてください。推奨される個人用保護具には一般的に耐化学薬品手袋、眼の保護具、職業的曝露限度を超える空中濃度が予測される場合または粉塵が発生する場合の適切な呼吸用保護具が含まれます。火災発生時には燃焼により刺激性または有毒な窒素酸化物が発生する可能性があり、消火剤としては水噴霧、耐アルコールフォーム、乾燥粉末または二酸化炭素が推奨されます。
漏洩時の対応：粉塵が発生する場合は粒子状用呼吸器を使用し、掃き集めて密閉容器に収容してください。必要に応じて粉塵の拡散防止のため湿らせた上での処理を行い、現地の環境規制に従い廃棄してください。詳細な危険性情報、輸送や規制情報、および製品固有の緊急対応手順については、製品安全データシート（SDS）および該当する現地法規を参照してください。
