吡啶 (CAS:110-86-1) 是一种含有一个氮杂原子的六元杂环有机化合物，化学式为C₅H₅N，分子量79.10，又称氮苯、氮杂苯。它是最简单、最基本的含氮杂环芳烃之一，在有机化学和工业应用中具有重要地位。
一、基本信息与发现历史
| 项目 | 详情 |
|---|---|
| 英文名 | Pyridine |
| EINECS 号 | 203-809-9 |
| 发现时间 | 1849 年，由苏格兰化学家 Thomas Anderson 从骨焦油中发现 |
| 命名来源 | 源自希腊语 "pyro"(火)，因其高度易燃性而得名 |
| 分子结构 | 苯环中的一个 - CH = 基团被氮原子取代，平面六边形结构，具有芳香性 |
二、物理性质
| 性质 | 数值 | 备注 |
|---|---|---|
| 外观 | 无色或微黄色液体 | 有强烈、不愉快的鱼腥味或类似胡椒 / 燃烧橡胶的恶臭 |
| 熔点 | -41.6℃(-42℃，文献值) | 易凝固 |
| 沸点 | 115.2-115.3℃ | 与水形成共沸物，沸点 92-93℃ |
| 密度 | 0.9819 g/cm³(20℃) | 比水略轻 |
| 折射率 | 1.5092(20℃) | |
| 溶解性 | 与水、乙醇、乙醚、丙酮等互溶，微溶于石油醚 | 良好的极性溶剂，能溶解多种有机和无机化合物 |
| 蒸气压 | 2.72 kPa(25℃) | 挥发性强 |
| 闪点 | 20℃ | 高度易燃，属于中闪点液体 |
| 临界参数 | 临界温度 619K，临界压力 5.63MPa，临界体积 248cm³/mol |
三、化学性质与结构特点
1. 芳香性与电子结构
具有六元共轭 π 电子体系(6 个 π 电子)，符合休克尔规则，是典型的芳香化合物
氮原子的孤对电子位于 sp² 杂化轨道上，不参与 π 共轭，使吡啶具有碱性
氮原子电负性大于碳，导致吡啶环上电子云密度分布不均，形成 "缺 π" 体系，亲电取代活性低于苯，而亲核取代活性高于苯
2. 碱性特征
弱碱性，Kb=2.3×10⁻⁹，pKa=5.17(共轭酸)
碱性顺序：哌啶 (Kb=1.6×10⁻³) > 吡啶 > 苯胺 (Kb=3.8×10⁻¹⁰)
能与强酸 (盐酸、氢溴酸、苦味酸等) 形成稳定盐，也能与三氟化硼等路易斯酸形成络合物
3. 主要化学反应
| 反应类型 | 特点 | 主要产物 |
|---|---|---|
| 亲电取代 | 活性低，主要发生在 β 位 (3,5 位) | 3 - 卤代吡啶、3 - 硝基吡啶等 |
| 亲核取代 | 活性高，主要发生在 α 位 (2,6 位) 和 γ 位 (4 位) | 2 - 氨基吡啶 (Chichibabin 反应)、2 - 卤代吡啶等 |
| 氧化反应 | 环不易被氧化，侧链易氧化 | 吡啶羧酸 (如烟酸) |
| 还原反应 | 可被还原为六氢吡啶 (哌啶) | 哌啶 (重要有机合成中间体)NCBI |
| 成盐反应 | 与酸反应生成吡啶盐 | 吡啶盐酸盐、吡啶硫酸盐等 |
| 络合反应 | 作为配体与金属离子形成络合物 | 多种金属吡啶络合物 |
四、制备方法
1. 传统方法：煤焦油 / 骨焦油提取
吡啶及其同系物天然存在于煤焦油、骨焦油、煤气、页岩油和石油中
通过分馏、酸洗、中和等步骤分离纯化，产率低，已被合成法取代
2. 工业合成法
Chichibabin 合成法(主流方法)
甲醛、乙醛和氨在过渡金属催化剂 (如氟化铝) 作用下反应生成二氢吡啶
再经高温催化氧化 (脱氢) 得到吡啶
反应条件温和，产率高，可同时生产吡啶和甲基吡啶系列产品
其他合成方法
乙炔 - 氨法：乙炔与氨在高温 (500-600℃) 和催化剂存在下反应
吡啶碱混合物分离：从煤焦油或合成反应中得到的吡啶同系物混合物中分离纯吡啶
五、主要用途
吡啶是重要的溶剂和有机合成中间体，应用领域广泛：
1. 溶剂应用
有机合成中常用的碱性溶剂，适用于酰化、脱氯化氢等反应
溶解能力强，用于溶解油漆、橡胶、树脂、医药中间体等
作为萃取剂，用于分离某些金属离子和有机化合物
用于制备变性酒精 (添加到乙醇中使其不可饮用)
2. 有机合成中间体
医药工业：合成维生素 B6、磺胺类药物、抗结核药、抗组胺药等
农药工业：合成除草剂 (如百草枯)、杀虫剂、杀菌剂等
染料工业：合成多种染料和颜料，特别是吡啶系偶氮染料
其他化学品：合成橡胶硫化促进剂、表面活性剂、缓蚀剂、香料等
3. 其他应用
作为酸清除剂，在有机合成中中和生成的酸，促进反应进行
用于制备离子液体和超分子化合物
作为缓蚀剂，对金属起到保护作用
用于分析化学，作为某些滴定反应的指示剂
六、安全性与毒性
1. 毒性数据
急性毒性：LD₅₀(大鼠，经口)：891 mg/kg；LC₅₀(大鼠，吸入)：15.3 mg/L (4h)
刺激性：对眼睛、皮肤和呼吸道有强烈刺激性
致癌性：IARC 将其列为2B 类致癌物 (可能对人类致癌)
2. 健康危害
吸入：引起头痛、头晕、恶心、呕吐、呼吸困难等，高浓度可导致昏迷和死亡
皮肤接触：引起灼伤、瘙痒、红斑，长期接触可能导致皮肤过敏
眼睛接触：引起严重刺激、角膜损伤，甚至失明
长期暴露：可能影响肝脏、肾脏和神经系统功能
3. 安全防护措施
操作时必须在通风橱中进行，佩戴防护眼镜、耐化学品手套和防护服
储存于阴凉、通风的库房，远离火种、热源，与氧化剂、酸类、食品化学品分开存放
泄漏处理：迅速撤离污染区人员至安全区，切断火源，用砂土或其他惰性材料吸收，然后转移至安全场所处置
灭火方法：使用泡沫、干粉、二氧化碳或砂土灭火，用水灭火无效
4. 环境影响
吡啶在环境中不易降解，可通过土壤、水体和空气扩散，对水生生物有毒害作用NCBI
生产和使用过程中应严格控制排放，避免对环境造成污染NCBI
七、市场与生产概况
全球年生产规模约20,000 吨(2016 年数据)
主要生产企业分布在欧美、日本和中国
工业级吡啶纯度通常为 99% 以上，试剂级纯度可达 99.5% 以上
价格受原料成本、市场需求和环保政策影响，波动较大
吡啶作为一种基础化工原料，其衍生物种类繁多，在医药、农药、染料等领域具有不可替代的作用，随着精细化工和生物医药行业的发展，其应用前景将更加广阔。
