2,2'-Bipiridina (366-18-7) Propriedades Físicas e Químicas
2,2'-Bipiridina
Ligante bidentado contendo nitrogênio, frequentemente usado como reagente analítico e ligante de coordenação em processos sintéticos, de materiais e de química analítica.
| Número CAS | 366-18-7 |
| Família | Piridinas |
| Forma Típica | Sólido cristalino branco |
| Graus Comuns | ACS Grade, BP, EP, JP, Reagent Grade, USP |
A 2,2'-bipiridina é um heterociclo aromático nitrogenado da classe estrutural das bipiridinas, consistindo de dois anéis de piridina unidos por uma única ligação em suas posições 2. A conectividade gera um ligante capaz de quelação através dos dois átomos de nitrogênio dos anéis; em sua forma neutra, a molécula é essencialmente neutra e comporta-se como um doador bidentado N,N que pode adotar conformações quase planares ou levemente torcidas dependendo do contexto estérico e de coordenação. A estrutura eletrônica é dominada pelos sistemas π piridílicos com dois pares solitários básicos nos nitrogênios do anel; a conjugação através da ligação interanelar leva a uma modesta delocalização eletrônica e uma baixa área superficial polar global para um heterociclo bidentado.
O comportamento ácido-base e de solvatação reflete a basicidade semelhante à piridina: o ácido conjugado tem um \(\mathrm{p}K_a\) reportado de 4,33, indicando que em condições neutras a básicas o ligante livre estará largamente desprotonado e disponível para coordenação metálica. O composto apresenta lipofilicidade moderada (log \(K_{ow}\) experimental reportado = 1,50; XLogP3 calculado = 1,7) e uma área superficial polar topológica de 25,8, consistente com solubilidade aquosa moderada, mas boa solubilidade em solventes orgânicos comuns (álcoois, éteres, hidrocarbonetos aromáticos). Não possui grupos funcionais hidrolisáveis e não é suscetível à hidrólise; a degradação no ambiente ou em solução ocorre principalmente por oxidação lenta (reação com radicais hidroxila gerados fotoquimicamente) em vez de hidrólise.
A 2,2'-bipiridina é amplamente usada industrialmente e em pesquisa como ligante quelante de metais e reagente analítico. Atua como quelante de ferro(II) e indicador/reagente colorimétrico para determinação fotométrica de vários íons metálicos, sendo um intermediário importante na fabricação de produtos químicos especiais. Os graus comerciais comuns relatados para essa substância incluem: ACS Grade, BP, EP, JP, Reagent Grade, USP.
Propriedades Físicas Básicas
Densidade
Não há valor experimentalmente estabelecido para esta propriedade disponível no contexto de dados atual.
Ponto de Fusão
Valores reportados de ponto de fusão: \(\,72\,^\circ\mathrm{C}\) e \(\,70\,^\circ\mathrm{C}\). Estes são consistentes com um sólido cristalino branco que sublima ou funde na faixa de \(70\)–\(72\,^\circ\mathrm{C}\) dependendo do histórico da amostra e pureza.
Ponto de Ebulição
Valores reportados de ponto de ebulição: \(\,273,5\,^\circ\mathrm{C}\) e \(\,272\)–\(\,273\,^\circ\mathrm{C}\). O alto ponto de ebulição reflete a estrutura aromática conjugada e a baixa volatilidade relativa a solventes de baixo peso molecular.
Pressão de Vapor
Pressão de vapor reportada (experimental): 0,000013 \(\mathrm{mmHg}\). Uma estimativa adicional de partição atmosférica citada em sumários físico-químicos corresponde a \(1,3\times 10^{-5}\) \(\mathrm{mmHg}\), indicando que o composto se distribui entre fases vapor e particulados em condições ambiente, porém com baixa volatilidade.
Ponto de Fulgor
Ponto de fulgor reportado: \(\,121\,^\circ\mathrm{C}\). O ponto de fulgor, junto com a baixa pressão de vapor, implica inflamabilidade limitada na forma a granel, mas comportamento combustível em temperaturas elevadas ou quando disperso como partículas finas.
Propriedades Químicas
Solubilidade e Comportamento em Fase
Notas experimentais sobre solubilidade indicam que a substância é um sólido cristalino branco “muito solúvel” em álcool, éter e benzeno e “solúvel em solventes oxigenados.” Valores reportados de solubilidade em água aparecem como: Em água, 5,93×10³ \(\mathrm{mg}\,\mathrm{L}^{-1}\) a \(\,25\,^\circ\mathrm{C}\), e como “Solubilidade em água, g/100ml: 6,4”. Esses valores nominais indicam solubilidade aquosa apreciável para um heterociclo aromático, consistente com lipofilicidade moderada (log \(K_{ow}\) ≈ 1,50–1,7) e presença de dois nitrogênios piridílicos aceitadores de ponte de hidrogênio (contagem de aceitadores H = 2, doadores H = 0). Na prática, o ligante é facilmente dissolvido em solventes orgânicos polares comuns e pode ser dissolvido em água em concentrações úteis para aplicações analíticas e de química de coordenação; a escolha do solvente influenciará o grau de agregação, estado de protonação e comportamento de coordenação.
Comportamento em fase: sólido cristalino em condições ambiente (cristais brancos relatados, também descrito como sólido cristalino branco ou amarelo), funde-se na faixa baixa dos 70s °C e ferve acima de \(270\,^\circ\mathrm{C}\). Material finamente dividido apresenta considerações de poeira e risco de explosão de poeira quando disperso no ar.
Reatividade e Estabilidade
A 2,2'-bipiridina é quimicamente estável à hidrólise devido à ausência de substituintes hidrolisáveis; sofre degradação oxidativa lenta (ex: por radicais hidroxila produzidos fotoquimicamente em solução aquosa; meia-vida aquosa da ordem de meses foi relatada sob condições ricas em radicais). Ao aquecer até decomposição, emite espécies tóxicas de óxidos de nitrogênio. É combustível e deve ser mantida afastada de oxidantes fortes; secagem e manuseio em pó aumentam o risco de dispersão de poeira e potencial explosão de poeira. Como ligante bidentado N,N, forma complexos de coordenação estáveis com muitos metais de transição (ex: espécies bis e tris-quelato), e a ligação ao metal pode alterar significativamente propriedades redox e comportamento fotofísico.
Reatividade ácido-base: \(\mathrm{p}K_a\) reportado do ácido conjugado é 4,33, refletindo basicidade típica de piridina; protonação ocorre nos nitrogênios piridílicos e suprime a ligação metálica até que ocorra desprotonação ou troca.
Dados Termodinâmicos
Entalpias Padrão e Capacidade Calorífica
Não há valor experimentalmente estabelecido para esta propriedade disponível no contexto de dados atual.
Parâmetros Moleculares
Peso Molecular e Fórmula
Fórmula molecular: C10H8N2.
Peso molecular: 156,18.
Identificadores moleculares computados adicionais: Massa exata / massa monoisotópica = 156,068748264; contagem de átomos pesados = 12; carga formal = 0; complexidade = 120.
LogP e Polaridade
Coeficientes de partição reportados: log \(K_{ow}\) experimental = 1,50 (reportado como "log Kow= 1.50"); XLogP3 calculado = 1,7. Área superficial polar topológica (TPSA) = 25,8. Contagem de doadores de ponte de hidrogênio = 0; contagem de aceitadores de ponte de hidrogênio = 2. Esses valores indicam lipofilicidade moderada com polaridade suficiente para solubilidade aquosa mensurável e boa compatibilidade com meios orgânicos polares.
Características Estruturais
2,2'-Bipiridina é um ligante bidentado simétrico formado por dois anéis de piridina unidos em suas posições 2. Os átomos de nitrogênio em cada anel fornecem pares de elétrons para coordenação; a quelatação tipicamente produz anéis quelatos metálicos de cinco membros. A flexibilidade conformacional ao redor da ligação entre os anéis permite arranjos quase planos ou torcidos, que influenciam o empacotamento cristalino e a geometria de coordenação em complexos. Dados cristalográficos extensos estão disponíveis para a substância (número CCDC citado nos registros estruturais: 177724), e numerosas entradas de estrutura cristalina foram relatadas para o ligante livre e complexos metálicos. Os SMILES, InChI e InChIKey são fornecidos abaixo na seção Identificadores para representação estrutural inequívoca.
Identificadores e Sinônimos
Números de Registro e Códigos
CAS: 366-18-7
Número CE (EINECS): 206-674-4
UNII: 551W113ZEP
Número NSC: 615009 (também relatado como 1550 em alguns registros)
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
Sinônimos e Nomes Estruturais
Sinônimos comuns relatados em registros de nomenclatura incluem: 2,2'-Dipiridil; 2,2'-Bipiridil; 2,2-Bipiridina; 2-(2-Piridil)piridina; alfa,alfa-Dipiridil; Bipiridil; Bipy; 2-piridin-2-ilpiridina. Descrições para grau analítico e de reagente (ex.: "2,2'-Bipyridine, ACS") são comumente usadas em contextos de fornecedores e especificações.
Aplicações Industriais e Comerciais
Usos Representativos e Setores Industriais
2,2'-Bipiridina é empregada como quelante de ferro(II) e como indicador/reagente para determinação fotométrica de metais como Ag, Cd, Cu, Fe e Mo. Serve como intermediário na fabricação de certos derivados de herbicidas (por exemplo, em rotas de produção relacionadas ao diquat). É um ligante de coordenação amplamente utilizado em catálise homogênea, química inorgânica sintética, síntese de materiais e em aplicações de pesquisa onde se requer montagem ajustável metal–ligante.
A exposição ocupacional pode ocorrer na fabricação e manuseio de reagente ou intermediário; os setores de uso incluem a produção básica de produtos químicos orgânicos e a fabricação de produtos químicos especiais.
Papel na Síntese ou Formulações
Funcionalmente, o composto é um ligante bidentado utilizado para formar complexos metálicos estáveis (ex.: complexos tris(bipiridina)) explorados para química redox, estudos fotofísicos e como precursores de catalisadores heterogêneos após imobilização. Em química analítica, é usado como reagente colorimétrico para dosagens de ferro e outros metais de transição. Em formulações, é utilizado principalmente como reagente ou intermediário, e não como aditivo para uso final.
Visão Geral de Segurança e Manuseio
Toxicidade Aguda e Ocupacional
Dados de toxicidade indicam toxicidade aguda por vias oral e dérmica. Valores de toxicidade não humana relatados incluem LD50 (rato, oral) de \(256\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\) e \(100\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\) em relatórios distintos, LD50 (rato, sc) de \(155\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\), e LD50 (rato, ip) de \(150\,\mathrm{mg}\,\mathrm{kg}^{-1}\). Classificações de risco à saúde mencionadas em resumos de perigos incluem toxicidade aguda (oral e dérmica), irritação ocular e toxicidade específica em órgão-alvo por exposição única ou repetida; os efeitos adversos citados incluem irritação da pele, olhos e trato respiratório, efeitos sobre o sistema nervoso central e possível hepatotoxicidade em ambientes ocupacionais. Dados em animais indicam efeitos neurocomportamentais em doses elevadas e alguns relatos de mutagenicidade em ensaios bacterianos.
Medidas de primeiros socorros e de emergência resumidas das orientações de segurança incluem: remover a pessoa exposta para local com ar fresco em caso de inalação; lavar a pele com água e sabão em caso de exposição dérmica; irrigar os olhos com água por vários minutos em exposição ocular; não induzir vômito em caso de ingestão e buscar atendimento médico. Em atendimento de emergência, medidas de suporte (oxigênio, monitoramento para edema pulmonar, controle de convulsões) são descritas para exposições graves.
Considerações para Armazenamento e Manuseio
Armazenar separado de oxidantes fortes e fontes de ignição. Evitar geração e dispersão de poeira; material finamente dividido pode formar misturas explosivas com o ar. Utilizar medidas de controle de poeira e ventilação adequada; evitar inalação e contato com pele e olhos. Equipamento de proteção individual recomendado geralmente inclui luvas resistentes a produtos químicos, proteção ocular e proteção respiratória adequada quando as concentrações no ar possam exceder os limites ocupacionais ou quando poeira possa ser gerada. Em situações de incêndio, a combustão pode produzir óxidos de nitrogênio irritantes ou tóxicos; meios de extinção recomendados incluem spray de água, espuma resistente a álcool, pó seco ou dióxido de carbono.
Para resposta a derramamento: usar respirador para partículas se poeira for gerada, varrer para recipientes cobertos, umedecer para minimizar poeira, se apropriado, e descartar conforme regulamentação ambiental local. Para informações detalhadas de risco, transporte e regulatórias e para procedimentos de emergência específicos do produto, consultar a Ficha de Dados de Segurança (SDS) do produto e a legislação local aplicável.
