2,2'-Бипиридин (366-18-7) Физические и химические свойства
2,2'-Бипиридин
Двухзубчатый азотсодержащий лиганд, часто используемый в качестве аналитического реактива и координационного лиганда в синтетической, материаловедческой и аналитической химии.
| Номер CAS | 366-18-7 |
| Химическое семейство | Пиридины |
| Типичная форма | Белое кристаллическое твёрдое вещество |
| Распространённые чистоты | ACS Grade, BP, EP, JP, Reagent Grade, USP |
2,2'-Бипиридин — ароматический азотсодержащий гетероцикл класса бипиридинов, состоящий из двух пиридиновых колец, связанных одинарной связью в положениях 2 каждого кольца. Такое строение даёт лиганд, способный к хелатированию через два атома азота колец; в нейтральной форме молекула практически нейтральна и ведёт себя как двухзубчатый донор N,N, способный принимать почти планарные или слегка искривлённые конформации в зависимости от стерических и координационных условий. Электронная структура обусловлена π-системами пиридильных колец с двумя основными неподелёнными парами на азотах; конъюгация через межкольцевую связь приводит к умеренной делокализации электронов и низкой общей полярной поверхности для двухзубчатого гетероцикла.
Кислотно-основное и сольватное поведение напоминают типичную пиридиновую основность: конъюгированная кислота имеет \(\mathrm{p}K_a\) 4.33, что указывает на то, что при нейтральных и щелочных условиях свободный лиганд в основном будет не протонирован и доступен для координации металлов. Соединение обладает умеренной липофильностью (экспериментально зарегистрированное log \(K_{ow}\) = 1.50; рассчитанное XLogP3 = 1.7) и топологической полярной поверхностью 25.8, что соответствует умеренной растворимости в воде и хорошей растворимости в обычных органических растворителях (спирты, эфиры, ароматические углеводороды). Вещество не содержит гидролизуемых функциональных групп и не подвержено гидролизу; деградация в окружающей среде или растворах происходит преимущественно медленным окислением (реакция с фотохимически образующимися гидроксильными радикалами), а не гидролизом.
2,2'-Бипиридин широко применяется в промышленности и научных исследованиях как металлхелатирующий лиганд и аналитический реактив. Он функционирует как хелатор ионa железа(II) и как колориметрический индикатор/реактив для фотометрического определения ряда ионов металлов, а также является важным интермедиатом в производстве специальных химикатов. Распространённые коммерческие чистоты включают ACS Grade, BP, EP, JP, Reagent Grade, USP.
Основные физические свойства
Плотность
Экспериментально установленное значение этого свойства отсутствует в доступных данных.
Температура плавления
Сообщаемые значения температуры плавления: \(\,72\,^\circ\mathrm{C}\) и \(\,70\,^\circ\mathrm{C}\). Они соответствуют белому кристаллическому твёрдому веществу, которое сублимирует или плавится в диапазоне \(70\)–\(72\,^\circ\mathrm{C}\) в зависимости от истории образца и чистоты.
Температура кипения
Сообщаемые температуры кипения: \(\,273.5\,^\circ\mathrm{C}\) и \(\,272\)–\(\,273\,^\circ\mathrm{C}\). Высокая температура кипения отражает ароматическую, конъюгированную структуру и низкую летучесть по сравнению с растворителями низкой молекулярной массы.
Давление паров
Экспериментально зарегистрированное давление паров: 0.000013 \(\mathrm{mmHg}\). Дополнительная оценка парциального давления при атмосферных условиях составляет \(1.3\times 10^{-5}\) \(\mathrm{mmHg}\), что указывает на распределение вещества между паровой и дисперсной фазами в окружающей среде, но с низкой летучестью.
Температура воспламенения
Сообщаемая температура воспламенения: \(\,121\,^\circ\mathrm{C}\). Эта температура в сочетании с низким давлением паров указывает на ограниченную воспламеняемость в массе, но возможность горения при повышенных температурах или при распылении в виде мелких частиц.
Химические свойства
Растворимость и фазовое поведение
Экспериментальные данные указывают, что вещество представляет собой белое кристаллическое твердое вещество, которое "очень хорошо растворяется" в спиртах, эфирах и бензоле, а также "растворимо в кислородсодержащих растворителях". Значения растворимости в воде: 5,93×10³ \(\mathrm{мг}\,\mathrm{л}^{-1}\) при \(\,25\,^\circ\mathrm{C}\) и "растворимость в воде, г/100 мл: 6.4". Эти показатели свидетельствуют о существенной растворимости в воде для ароматического гетероцикла, что согласуется с умеренной липофильностью (log \(K_{ow}\) ≈ 1.50–1.7) и наличием двух атомов азота пиридильных колец, способных к акцепции водородных связей (число акцепторов водородных связей = 2, доноров = 0). Практически данный лиганд хорошо растворим в обычных полярных органических растворителях и может растворяться в воде в концентрациях, достаточных для аналитических и координационных приложений; выбор растворителя влияет на степень агрегирования, степень протонирования и координационное поведение.
Фазовое поведение: при стандартных условиях — кристаллическое твёрдое вещество (сообщаются белые кристаллы, также описывается как белый или желтоватый кристаллический порошок), плавится в диапазоне около 70 \(\,^\circ\mathrm{C}\), кипит выше \(270\,^\circ\mathrm{C}\). Мелкодисперсный порошок представляет опасность пыли и взрывоопасности при распылении в воздухе.
Реакционная способность и стабильность
2,2'-Бипиридин химически устойчив к гидролизу из-за отсутствия гидролизуемых заместителей; подвергается медленной окислительной деградации (например, под действием фотохимически образующихся гидроксильных радикалов в водном растворе; сообщалось об водном периоде полураспада порядка нескольких месяцев при условиях, богатых радикалами). При нагревании до разложения выделяет токсичные азотсодержащие оксиды. Вещество горючее и должно храниться вдали от сильных окислителей; сушка и обращение с порошком увеличивают риск разлёта пыли и потенциального взрыва пыли. В качестве двухзубчатого лиганда N,N-донорa образует стабильные координационные комплексы с многими переходными металлами (например, бис- и трисхелатные соединения); связывание металлов значительно изменяет свойства окислительно-восстановительных процессов и фотофизические характеристики.
Кислотно-основная реакционная способность: сообщаемое \(\mathrm{p}K_a\) конъюгированной кислоты — 4.33, что отражает типичный уровень основности пиридина; протонирование происходит на пиридильных азотах и подавляет связывание с металлами до момента депротонирования или обмена.
Термодинамические данные
Стандартные энтальпии и теплоёмкость
Экспериментально установленных значений для этого свойства в доступных данных нет.
Молекулярные параметры
Молекулярный вес и формула
Молекулярная формула: C10H8N2.
Молекулярный вес: 156.18.
Дополнительные вычисленные молекулярные идентификаторы: точная масса / моноизотопная масса = 156.068748264; количество тяжёлых атомов = 12; формальный заряд = 0; сложность = 120.
LogP и полярность
Сообщаемые коэффициенты распределения: экспериментальный log \(K_{ow}\) = 1.50 (сообщается как "log Kow= 1.50"); рассчитанный XLogP3 = 1.7. Топологическая полярная поверхность (TPSA) = 25.8. Количество доноров водородных связей = 0; количество акцепторов водородных связей = 2. Эти показатели указывают на умеренную липофильность с достаточной полярностью для заметной растворимости в воде и хорошей совместимости с полярными органическими средами.
Структурные особенности
2,2'-Бипиридил представляет собой симметричный бивалентный лигант, состоящий из двух пиридиновых колец, соединённых в положениях 2. Атомы азота в каждом кольце предоставляют неподелённые электронные пары для координации; хелатирование обычно приводит к образованию пятичленных хелатных колец с металлом. Конформационная гибкость вокруг связи между кольцами позволяет образовывать почти плоские или скрученные конформации, что влияет на упаковку в кристалле и геометрию координации в комплексах. Для вещества доступны обширные кристаллографические данные (номер CCDC, указанный в структуральных записях: 177724), и было зарегистрировано множество кристаллических структур как свободного лиганта, так и металлических комплексов. Ниже в разделе Идентификаторы приведены SMILES, InChI и InChIKey для однозначного структурного представления.
Идентификаторы и синонимы
Регистрационные номера и коды
CAS: 366-18-7
EC (EINECS) number: 206-674-4
UNII: 551W113ZEP
NSC Number: 615009 (также указывается как 1550 в некоторых записях)
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
Синонимы и структурные наименования
Распространённые синонимы, указанные в номенклатурных источниках: 2,2'-Дипиридил; 2,2'-Бипиридил; 2,2-Бипиридин; 2-(2-Пиридил)пиридин; альфа,альфа-Дипиридил; Бипиридил; Биpy; 2-пиридин-2-илпиридин. Терминология для аналитического и реактивного сортов (например, «2,2'-Bipyridine, ACS») часто используется в контексте поставок и технических спецификаций.
Промышленные и коммерческие применения
Основные области использования и отрасли
2,2'-Бипиридин применяется как хелатообразователь железа(II) и индикатор/реагент для фотометрического определения металлов, таких как Ag, Cd, Cu, Fe и Mo. Он служит промежуточным продуктом при производстве некоторых производных гербицидов (например, в технологических маршрутах, связанных с диатомированием). Широко используется в координационной химии как лиганд в однородном каталозе, синтетической неорганической химии, материаловедении и в исследовательских целях, где необходимы регулируемые сборки «металл–лигант».
Профессиональное воздействие возможно в ходе производства и обращения с реактивом или промежуточным продуктом; области применения включают производство основных органических химикатов и производство специальных химических веществ.
Роль в синтезе и формациях
Функционально это дивалентный лиганд, используемый для образования стабильных металлических комплексов (например, три-бипиридиновых комплексов), которые используются в редокс-химии, фотофизических исследованиях и как прекурсоры гетерогенных катализаторов после иммобилизации. В аналитической химии применяется как колориметрический реагент для определения железа и других переходных металлов. В препаративных формациях используется преимущественно как реагент или промежуточный продукт, а не как готовый потребительский добавочный компонент.
Общие сведения по безопасности и обращению
Острая и профессиональная токсичность
Данные по токсичности указывают на острую токсичность при приёме внутрь и кожном воздействии. Неблагоприятные значения токсичности без участия человека включают LD50 (крыса, перорально) с величинами примерно \(256\,\mathrm{мг}\,\mathrm{кг}^{-1}\) и \(100\,\mathrm{мг}\,\mathrm{кг}^{-1}\) в различных источниках, LD50 (крыса, подкожно) \(155\,\mathrm{мг}\,\mathrm{кг}^{-1}\), и LD50 (крыса, внутрибрюшинно) \(150\,\mathrm{мг}\,\mathrm{кг}^{-1}\). В сводках по опасности отмечаются классы рисков: острая токсичность (пероральная и дермальная), раздражение глаз и специфическая токсичность для определённых органов при однократном или повторном воздействии; упоминаются раздражение кожи, глаз и дыхательных путей, влияние на центральную нервную систему и возможная гепатотоксичность при профессиональном воздействии. Животные показывают нейроповеденческие эффекты при более высоких дозах, а также имеются некоторые результаты тестов на мутагенность в бактериальных анализах.
Первая помощь и меры при острых отравлениях, обобщённые из рекомендаций по безопасности, включают: перемещение пострадавших на свежий воздух при вдыхании; промывание кожи водой с мылом при контакте; промывание глаз водой в течение нескольких минут при попадании в глаза; не вызывать рвоту при проглатывании, обращаться за медицинской помощью. При оказании экстренной помощи описаны поддерживающие меры (кислородотерапия, контроль за развитием отёка лёгких, контроль судорог) для тяжёлых случаев воздействия.
Особенности хранения и обращения
Хранить отдельно от сильных окислителей и источников огня. Избегать образования и распространения пыли; мелко дисперсный материал может образовывать взрывоопасные смеси с воздухом. Использовать меры контроля пыли и обеспечивать надлежащую вентиляцию; избегать вдыхания и контакта с кожей и глазами. Рекомендуемое индивидуальное средство защиты обычно включает химически стойкие перчатки, средства защиты глаз и подходящую респираторную защиту в случаях превышения предельно допустимых концентраций или при образовании пыли. При пожаре продукты горения могут включать раздражающие или токсичные оксиды азота; рекомендуемые средства тушения включают водяной спрей, спиртоустойчивую пену, сухой порошок или углекислый газ.
При ликвидации разливов: использовать частичный респиратор при образовании пыли, сметать в закрытые контейнеры, увлажнять для уменьшения пыли при необходимости, утилизировать в соответствии с местными экологическими нормами. Для получения подробной информации по опасностям, транспортировке и нормативным требованиям, а также по мерам экстренного реагирования см. Паспорт безопасности продукта (SDS) и применимое местное законодательство.
