吡啶

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吡啶
IUPAC名
Pyridine
别名 氮杂苯、py
识别
CAS号 110-86-1
SMILES
性质
化学式 C5H5N
摩尔质量 79.101 g·mol⁻¹
外观 无色液体
密度 0.9819 g/cm³ (液)
熔点 −41.6 ℃
沸点 115.2 ℃
溶解性 混溶
折光度n
D
1.5093[1]
黏度 0.94 cP, 20 ℃
偶极矩 2.2 D[2]
热力学
ΔfHmo298K 101.2
ΔcHmo −2783.2
危险性
欧盟危险性符号
易燃易燃 F
有害有害 Xn
警示术语 R:R20/21/22-R34-R36-R38
NFPA 704
NFPA 704.svg
3
3
0
 
闪点 21 ℃
相关物质
相关 甲基吡啶喹啉
相关化学品 苯胺嘧啶哌啶
若非注明,所有数据均出自一般条件(25 ℃,100 kPa)下。

吡啶英语Pyridine汉语拼音bǐ-dìng,系统名氮杂苯CAS号110-86-1。分子式C5H5N分子量79.10。 吡啶由苏格兰化学家托马斯·安德森英语Thomas Anderson (chemist)于1849年在骨焦油中发现,两年后,安德森通过分馏得到纯品。[3]由于其可燃性,安德森以希腊语πῦρ (τὸ)(pyr,意为火)命名。[4]

结构与性质[编辑]

分子结构[编辑]

从结构上看,吡啶是一个氮原子取代了上的一个碳原子而形成的化合物,是苯的等电子体。氮原子的5个电子中,1个用来与其它碳原子形成大Π键,因此吡啶仍有芳香性。又因为氮原子负的诱导效应,吡啶Π电子云分布不均匀,其共振能小于苯(吡啶为117kJ·mol-1,苯为150kJ·mol-1)。[5]氮的诱导效应还反映在C-N键长(137 pm)小于苯环中C-C键长,吡啶环中C-C键长与苯环相同(139 pm)。[6]吡啶中氮的邻、间或对位碳原子再被氮取代生成化学式为C4H4N2的化合物依次为哒嗪嘧啶吡嗪

物理性质[编辑]

吡啶在常温下是一种无色有不愉快的鱼腥味的液体熔点-41.6℃,沸点115.2℃,密度0.9819g/cm3。可以与乙醚乙醇等任意比例混合。[1]其本身也可作溶剂,可以溶解各种有极性或无极性的化合物,甚至是无机盐。其溶解性与其他有机化合物有所不同的是:吡啶环上被取代的羟基越多,其在水中的溶解度反而下降。

化学性质[编辑]

吡啶是典型的杂环芳香化合物。由于在吡啶环中的氮的电负性大,与苯环相比缺电子,故难发生亲电取代反应,其亲电取代反应在3-或5-位进行,与硝基苯类似。相反地,吡啶能与强碱发生亲核取代反应,例如齐齐巴宾反应

吡啶能催化加氢,兰尼镍催化生成六氢吡啶(哌啶)。[7]反应热为-193.8 kJ·mol−1[8]释放热量略小于苯催化加氢(205.3 kJ·mol−1)。

由于氮上的孤对电子,具有叔胺的性质,例如吡啶具有性,也是一种良好的配体(作配体时记作py)。其共轭吡啶合氢离子的pKa值为5.30。吡啶能与活泼卤代烃形成季铵盐;被过氧化物氧化,形成N-氧化物。[9]

吡啶能发生一系列的自由基反应而二聚。使用不同引发剂反应具有选择性。如用钠得到4,4'-联吡啶,兰尼镍得2,2'-联吡啶,[10][11]后者是化学工业中的重要的前体试剂。

来源[编辑]

吡啶可从天然煤焦油中获得,但煤焦油中只含约0.1%的吡啶,需通过多级分馏,故效率低下。[12]目前吡啶主要通过各种途径化学合成,例如乙醛和氨通过齐齐巴宾吡啶合成;醛、β-酮酯和和含氮化合物之间的汉奇吡啶合成等。

应用[编辑]

除作溶剂外,吡啶在工业上还可用作变性剂、助染剂,以及合成一系列产品的起始物,包括药品、消毒剂、染料、食品调味料、粘合剂、炸药等等。

毒性[编辑]

吡啶有毒,通过吸入、摄取或皮肤接触进入体内。[13]吡啶中毒急性的影响包括头晕,头痛,缺乏协调,恶心,流涎,食欲不振,可能发展成腹痛,肺淤血,神志不清。[14]人体的最低致死量(LDLO)为500 mg·kg−1。口服半数致死量(LD50)为891 mg·kg−1。高剂量的吡啶具有麻醉作用,其蒸气浓度超过3600​​ ppm将对健康构成威胁。[15]吡啶也可能有轻微的神经毒性,遗传毒性和诱导染色体断裂的影响。[16]

相关条目[编辑]

参考资料[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 Lide, p. 3–448
  2. ^ RÖMPP Online – Version 3.5. Thieme Chemistry (Stuttgart: Georg Thieme). 2009. 
  3. ^ The products of the destructive distillation of animal substances "Transactions of the Royal Society of Edinburgh", 25, 1868, 205–16
  4. ^ Anderson, Th. Ueber die Producte der trocknen Destillation thierischer Materien. Annalen der Chemie und Pharmacie. 1851, 80: 44. doi:10.1002/jlac.18510800104. 
  5. ^ Joule, p. 7
  6. ^ Elschenbroich, C. Organometallchemie, 6th ed., p. 218, Vieweg+Teubner, 2008, ISBN 3-8351-0167-6
  7. ^ Burrows, George H.; King, Louis A. The Free Energy Change that Accompanies Hydrogenation of pyridines to piperidines. Journal of the American Chemical Society. 1935, 57 (10): 1789. doi:10.1021/ja01313a011. 
  8. ^ Cox, J. D. and Pilcher, G. (1970). Thermochemistry of Organic and Organometallic Compounds, Academic Press, New York, p. 1–636, ISBN 0-12-194350-X
  9. ^ R. Milcent, F. Chau: Chimie organique hétérocyclique: Structures fondamentales, pp. 241–282, EDP Sciences, 2002, ISBN 2-86883-583-X
  10. ^ Badger, G; Sasse, W. The Action of Metal Catalysts on Pyridines. Advances in Heterocyclic Chemistry Volume 2. Advances in Heterocyclic Chemistry. 179. 1963. doi:10.1016/S0065-2725(08)60749-7. ISBN 9780120206025. 
  11. ^ Sasse, W. H. F. 2,2'-bipyridine. Organic Syntheses. 1966, 46: 5–8. 
  12. ^ A. Gossauer: Struktur und Reaktivität der Biomoleküle, 2006, p. 488, Wiley-VCH Weinheim, ISBN 3-906390-29-2
  13. ^ Aylward, G, (2008), "SI Chemical Data 6th Ed.", ISBN 978-0-470-81638-7 (pbk.)
  14. ^ International Agency for Research on Cancer (IARC). Pyridine Summary & Evaluation. IARC Summaries & Evaluations. IPCS INCHEM. 22 August 2000 [17 January 2007]. 
  15. ^ S. Shimizu, N. Watanabe, T. Kataoka, T. Shoji, N. Abe, S. Morishita, H. Ichimura Pyridine and Pyridine Derivatives, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2005, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002/14356007.a22_399
  16. ^ Record of Pyridine in the GESTIS Substance Database from the IFA