2,2'-联吡啶(Bipyridine，简称bipy)概述
2,2'-联吡啶(Bipyridine)是一种重要的有机化学化合物，广泛用于有机合成、配位化学、材料科学和催化等领域。由于其结构中的吡啶环(pyridine ring)具有较强的电子效应，2,2'-联吡啶在许多反应中表现出显著的配位性能，成为配位化学、无机化学和催化反应中的重要试剂。
1. 基本属性
2,2'-联吡啶的基本化学属性如下：
2,2'-联吡啶名称
中文名： 2,2'-联吡啶
英文名： 2,2'-bipyridine
中文别名： 2,2'-二吡啶基 | 2,2‘-联吡啶 | 2,2'-二吡啶 | 2,2-联吡啶 | A,A'-联吡啶 | 2,2’-联吡啶
CAS号： 366-18-7
2,2'-联吡啶物理化学性质
密度： 1.1±0.1 g/cm3
沸点： 272.5±0.0 °C at 760 mmHg
熔点： 70-73 °C(lit.)
分子式： C10H8N2
分子量： 156.184
闪点： 107.2±12.0 °C
精确质量： 156.068741
PSA： 25.78000
LogP： 1.28
外观性状： 白色至灰白色粉末
蒸汽压： 0.0±0.5 mmHg at 25°C
折射率： 1.581
储存条件
储存于阴凉干燥处。
稳定性
1.与过渡族金属离子形成黄色、红色或无色的水溶性配合物。
水溶解性 5.5 g/L 22 ºC
2,2'-联吡啶的结构由两个吡啶环(C5H4N)通过一个单键连接而成，其化学性质主要由吡啶环的氮原子所贡献，具备较强的配位能力，使其在金属配合物的合成中广泛应用。
2. 主要用途
2,2'-联吡啶作为一种重要的有机配体，具有广泛的应用，尤其在催化和配位化学中具有重要地位。
2.1 配位化学中的应用
2,2'-联吡啶常常作为配体与过渡金属离子(如铁、铜、铬、钌等)配位，形成配合物。由于其氮原子上的孤对电子，2,2'-联吡啶具有很强的电子吸引能力，可以与金属离子形成稳定的配位键。典型的例子包括2,2'-联吡啶与钌、铂等金属的配合物，这些配合物在催化反应中表现出优异的性能。
2.2 催化反应中的应用
2,2'-联吡啶及其金属配合物广泛应用于有机合成中的催化反应，尤其是在过渡金属催化的反应中。常见的催化反应包括：
- **交叉偶联反应**：2,2'-联吡啶金属配合物，尤其是与钌、铂、铜等金属的配合物，在交叉偶联反应(如Suzuki反应、Heck反应)中表现出良好的催化性能。
- **氧化还原反应**：2,2'-联吡啶与过渡金属形成的配合物常被用作氧化还原催化剂，用于有机化合物的氧化或还原反应。
2.3 有机合成中的应用
2,2'-联吡啶在有机合成中也有多种应用。它常作为重要的反应试剂或配体参与到不同的反应中，帮助合成复杂的分子。例如，在某些有机合成中，2,2'-联吡啶与金属盐共同催化某些C-H激活反应，促进有机分子中的碳氢键断裂。
2.4 分析化学中的应用
在分析化学领域，2,2'-联吡啶常用作荧光探针。通过与金属离子形成配合物，它能够作为一种荧光指示剂，用于金属离子的检测和分析。特别是在水处理和环境监测中，这些配合物可以作为高灵敏度的金属离子探测工具。
3. 合成路线
2,2'-联吡啶的合成方法主要有以下几种：
3.1 吡啶的缩合反应
一种常见的合成2,2'-联吡啶的方法是通过吡啶的缩合反应。在适当的催化剂(如氯化铝)和反应条件下，两个吡啶分子可以在碳-碳键位置发生缩合反应，生成2,2'-联吡啶。具体反应如下：
此方法简单且高效，通常用于工业合成中。
3.2 还原法
另一种合成方法是通过吡啶的还原反应。将2,2'-联吡啶的前体化合物(如2,2'-二氯吡啶)进行还原反应，得到最终的2,2'-联吡啶。该方法也常用于有机合成中。
3.3 其他合成方法
由吡啶与三氯化铁反应而得。取70g无水吡啶与13g无水三氯化铁混合，在封管中于300℃加热反应约35h。冷却后，反应物固化为红黑色结晶，打开封管，用少量热水洗出固体物的红黑色溶液。用乙醚萃取除去油状不纯物。用碳酸氢钠中和后，用蒸汽加热除去过量的吡啶。然后将混合物调成强碱性，用蒸汽蒸出2,2'-联吡啶。蒸出物酸化后蒸发浓缩，再加氢氧化钠，用乙醚提取，除去乙醚得粗品。粗品用乙来重结晶、活性炭脱色即得纯品。另外，由α-甲基吡啶[109-06-8]与高锰酸钾反应，经提纯处理也可制得该品。
4. 使用注意事项
2,2'-联吡啶是具有一定化学活性的化学品，使用时需要注意以下几点：
4.1 安全性
2,2'-联吡啶本身毒性较低，但长期接触仍可能对皮肤和眼睛造成刺激，因此应避免直接接触。使用时需佩戴适当的防护装备，如手套、护目镜和实验室大衣，确保通风良好的工作环境。
4.2 反应条件的控制
在使用2,2'-联吡啶进行反应时，应特别注意控制反应的温度、压力及溶剂的选择。某些反应条件下，2,2'-联吡啶与某些金属盐或其他试剂可能发生副反应，因此需要提前进行实验验证。
4.3 储存和处理
2,2'-联吡啶应存放在干燥、阴凉的地方，避免阳光直射和高温环境。容器应密封良好，以避免与空气中的水分或氧气反应。对于已使用的2,2'-联吡啶溶液，应按危险化学品进行处理和废弃。
5. 运输与存储
5.1 运输要求
2,2'-联吡啶属于常规化学品，运输时应遵循相关危险化学品的运输规范。应避免与强氧化剂、酸或水等物质接触，保持容器的密封性，并确保运输过程中避免剧烈的温度变化。
5.2 存储条件
2,2'-联吡啶应存放在阴凉、干燥的地方，远离热源和火源。储存温度应保持在常温(20°C左右)，避免与湿气或空气中的氧气接触。应使用耐化学腐蚀的容器(如玻璃或塑料瓶)储存，并确保容器密封。
6. 总结
2,2'-联吡啶是一种在化学合成、催化反应和配位化学中具有重要应用的有机化合物。它的配位性能、催化活性以及在有机合成中的作用使其成为现代化学中不可或缺的重要工具。通过合适的合成方法，2,2'-联吡啶可以得到高纯度产物，而在使用过程中则需要注意安全操作和储存管理。随着科学技术的发展，2,2'-联吡啶及其衍生物的应用前景将更加广泛，尤其在催化、新材料开发等领域具有巨大的潜力。
