吡啶[dìng]（pyridine）又稱為“氮雜苯”，可以看做苯分子中的一個（CH）被N取代的化合物。是一種含氮六元雜環化合物，分子式C?H?N，沸點115.3℃，為具有惡臭的無色或微黃色液體，可與水、醇、醚等任意比例混合，能溶解大部分有機化合物和許多無機鹽類。吡啶本身呈弱堿性，具有芳香性，但其堿性比傳統的芳香族胺要弱，其結構與苯相似，由于特殊的“缺π”電子體系，易發生親核取代，主要生成α-位取代產物。吡啶及其同系物存在于骨焦油、煤焦油、煤氣、頁巖油、石油中，但由于產率低，目前其主要通過化學合成法制得。吡啶是性能良好的溶劑和有機合成原料，在工業上可用作變性劑、助染劑，以及合成一系列產品（包括藥品、消毒劑、染料等）的原料，在農業、醫藥和化學工業等領域被廣泛使用。其衍生物也廣泛存在于自然界中，是許多天然藥物、染料和生物堿的基本組成部分。此外，吡啶中毒無特效解毒藥物，以對癥支持治療為主。因此，日常生活中使用吡啶需要謹慎小心。
發展歷史
1851年，蘇格蘭的化學家托馬斯·安德森（Thomas Anderson）從骨焦油中分離出吡啶，通過分餾得到純品并做了鑒定。隨后，化學家K?rner和Dewar分別在1869年和1871年闡明了吡啶結構，標志著該領域重要化學研究的開始。但煤焦油或骨油中吡啶及其衍生物份量有限，不僅產量少，而且操作效率低。
在20世紀40年代初，隨著世界能源結構發生以油代煤的變化，吡啶的來源受到限制，化學合成法成為了獲得吡啶的主要途徑。1924年，Chichbabin提出大批量生產吡啶及其衍生物的工業方法，以醛和氨為原料，經過對催化劑的不斷改進，產率逐漸提高。隨著石油天然氣工業的發展，以及考慮到原料成本，又出現了以、醇、烯等為原料催化合成吡啶及其衍生物的方法，但工藝尚且不成熟而且產率較低。因此，大部分吡啶及其衍生物仍然是以醛和氨作為原料，經催化合成而得。
理化性質
吡啶的結構和物理性質
吡啶的結構與苯相似，可以看做是苯分子中的碳原子被氮取代所得到的化合物，吡啶環中的氮原子采用sp2雜化，孤對電子對處于sp2雜化軌道上并指向環外，不參與共軛。6個P軌道構成封閉的共軛體系，有6π電子，符合（4n+2）Hückel規則，因此吡啶具有芳香性。此外，吡啶的極性大于其氫化物哌啶且方向相同。
吡啶為具有刺激性氣味的無色或微黃色液體，呈弱堿性；其液體相對密度為0.982，蒸氣密度為2.72，熔點-42℃，沸點115℃。此外，由于吡啶環中的氮原子具有較大的電負性，存在未共用的電子對能與水形成氫鍵、與Cu2?、Ag?等金屬離子配位，所以吡啶易溶于水及多種有機溶劑，如醇、醚和苯等，還可以溶解無機鹽，是極具廣泛應用價值的溶劑。
化學性質
堿性
因為吡啶環氮上的未共用電子對容易接受質子，所以吡啶顯堿性。吡啶的堿性強于苯胺，弱于脂肪胺。在乙醇溶液內，吡啶能與多種酸（如苦味酸或高氯酸）形成不溶于水的鹽。這是由于未共用電子對處于sp2雜化軌道中，s成分較多，電子受核約束較強。吡啶是一個弱的三級胺，能與無機酸生成鹽，在合成中常將其作為堿使用。工業上使用的吡啶，約含1%的2-甲基吡啶，因此可以利用成鹽性質的差別，把它和它的同系物分離。此外，其還原產物為六氫吡啶（哌啶），具有仲胺的性質，堿性比吡啶強（pKa=11.2），沸點106℃。此外，吡啶還具有叔胺的某些性質，可與鹵代烴反應生成季銨鹽，也可與酰鹵反應成鹽。
親電取代
吡啶是缺π雜環。由于氮原子的電負性較大，使得吡啶環上碳原子的電子云密度較苯低，再與質子或Lewiss酸結合后，環上碳原子的電子云密度更低，因而其親電取代反應的活性也比苯低，與硝基苯相當。吡啶的親電取代主要發生在3位。該反應特點有：不發生F-C烷[wán]基化、酰基化反應；硝化、磺化、鹵化必須在強烈條件下才能發生；吡啶環上有給電子基團時，反應活性增高；吡啶氮可以看作是間位定位基。
親核取代
吡啶環上氮原子的作用類似于硝基苯上的硝基，使環上電子云密度降低，所以較為容易發生親核取代，主要發生在2(4)位。當2-位上有易離去基團（如Cl等）時，較弱的親核試劑（如NH?等）就能發生親核取代反應。該取代主要分為強堿型親核取代和活化芳香親核取代。
強堿型親核取代，指強堿陰離子親核加成2位，生成吡啶負離子，然后消去氫負離子，完成取代。如下圖所示：活化芳香親核取代，指吡啶氮活化鄰、對位的X、NO?等基團，使之易于離去。如下圖所示：
氧化還原
吡啶環由于電子云密度較低，本身不易被氧化，但當吡啶環帶有側鏈時，其側鏈容易被氧化成醛或羧酸。如下所示：
吡啶在特殊氧化條件下可以發生類似叔胺的氧化反應，生成N-氧化物，吡啶N-氧化物同樣可以還原脫氧。與氧化反應相反，吡啶環相比苯易被還原，用催化加氫和化學試劑都可以還原，生成哌啶（哌啶）。
配位反應
吡啶類配體具有優異的分子內電子及能量傳遞性能，大多具有多個配位點，能與多數金屬離子形成構型豐富、性能獨特的多功能配位化合物。吡啶類配體數量龐大、種類繁多，根據吡啶類化合物在配合物中的發揮的效力可以分為：合配體、橋聯配體和多功能配體。
以上三種吡啶類配體由于吡啶環上無其他取代基，亦被稱為中性吡啶配體。
制備方式
從煤焦油中提取
世界大部分國家都曾采用煤焦油分餾法得到吡啶。通常使用高溫煉焦時的飽和器母液作原料，回收提取成粗吡啶，經加熱脫渣得水吡啶，再用純苯共沸脫水得無水吡啶。然后，通過蒸餾切割收集餾分，經過精餾得最終成品。但由于每噸煤焦油中僅含0.03~0.09kg的吡啶及吡啶堿，其含量低且產量小，遠遠難以滿足市場需求，因此開發出了化學合成法，該方法也成為合成吡啶的主要方法。
化學合成法
氨-醛法
化學合成法為生產吡啶的主要方法，按反應相可分為液相法和氣相法兩種，其中又以氣相法為主。氣相法合成吡啶，按原料分主要可分為氨-醛法、炔-氨法、烯-氨法、醇-氨法、酮-氨法和炔-法。而在所述方法中，又以氨-醛法最為重要。
氨-醛法生產工藝是目前世界上應用最廣泛的工業路線，普遍采用金屬離子改性沸石作為催化劑，此催化劑的發展經歷過三個階段，最初采用非晶形硅鋁酸鹽，后改為晶形硅鋁酸鹽，最后是將ZSM-5沸石進行改性，將金屬離子通過離子交換處理后引入ZSM-5沸石中，并提高了沸石中的硅-鋁比。在大生產中，為了增加反應收率和提高催化劑活性，通常將氨過量，反應在較高溫和Al?O?-SiO?催化作用下生成吡啶及吡啶堿。
用甲醛、乙醛和氨合成吡啶的工業化合成路線已成熟，并且具有原料價廉易得的優勢。因此，世界上主要的吡啶生產商都采用此工藝。該反應原理如下所示：
氣相法工藝操作流程為：原料進入反應器內反應生成氣體，隨后進入貯罐、萃取塔經萃取生成萃取相，再至溶劑蒸餾塔蒸出萃取劑。最后，產物再繼續進入精餾塔精餾得吡啶。
環狀化合物轉化法
環狀化合物轉化法主要是以四氫糠醇和氨為原料，在一定溫度下，經過某些金屬氧化物催化劑（如Cr?O?等）的催化生成羥胺，再經過脫水和脫氫生成吡啶的過程。雖然該方法合成的吡啶收率較高，但所用的原料成本較大且對環境有污染，故此方法實用價值不大。
烷基吡啶脫烷基法
烷基吡啶脫烷基法主要針對煤焦油中分離提取得到的甲基吡啶、其他烷基吡啶及合成法中得到的大量的烷基吡啶。其技術研究主要包括催化氧化脫烷基、催化水蒸氣脫烷基、催化加氫脫烷基和熱解脫烷基等。這種方法多在高溫、H?、和H?O或空氣及催化劑存在的條件下進行，并且未反應的烷基吡啶可以循環利用。
應用領域
吡啶系列原料作為化學工業，特別是精細化工的重要原料，應用范圍很廣，涉及醫藥中間體、醫藥制品、農藥、農藥中間體、香料及其它多項領域。
在醫藥方面的應用
此前，吡啶主要被用于醫藥和溶劑領域。在醫藥行業，吡啶可用于生產幾十種藥物，如頭孢立新、維生素a、青霉素和局部麻醉藥等。
在農藥方面的應用
吡啶類化合物普遍具有良好的生物活性，其作用機制獨特，具有活性位點多、高效、低毒等特點。在農藥方面，可用于生產除草劑、殺菌劑、殺蟲劑等。
也正因為在農藥領域表現優異，該類化合物在生產研發中具有較高的關注度，相應產品在農化領域中應用廣泛，市場占比較高。
在香料工業中的應用
吡啶自70年代起，由于所用香域廣，應用范圍大，已經在日用香精、食用香精中顯示出廣闊的發展前景。吡啶類香料采用化學合成法合成各類系列的衍生產品，其中以烷基吡啶類香料、烷氧基吡啶類香料、吡啶硫化物等最具開發前景。
烷基吡啶類香料，吡啶與酮在鋁或鎂存在下進行取代反應，最終可制得系列具有不同香味的2-烷基吡啶；烷氧基吡啶類香料，吡啶氯化制成2-氯吡啶后再與甲醇鈉反應可制得酚香香料2-甲氧基吡啶；吡啶硫化物是一類很有應用價值的香料，尤其可用于增香劑。
衍生物品
吡啶有許多的衍生物，其中重要的衍生物有煙酸、煙酰胺、異煙肼等。
煙酸（nicotinic acid），即吡啶-3-甲酸，又稱維生素PP，為無色且微有酸味的針狀晶體。它是B族維生素的一種，用于防治煙酸缺乏癥和治療舌炎、皮炎等。
煙胺（nicotinamide），可由煙酸在人體內轉化而成，為白色結晶性粉末，味苦，無臭，易溶于水和乙醇。它參與人體代謝，缺乏時會影響人體細胞代謝從而引起糙皮病。
異煙（isonicotinic acidhydrazine），又稱4-吡啶甲酰肼，商品名叫雷米封，是異煙酸的酰肼，為白色、無臭無味晶體或粉末。具有較強的抗結核作用，可用于肺結核、結核性腦膜炎等方面的治療。
健康危害
2017年10月27日，世界衛生組織國際癌癥研究機構公布的致癌物清單中，吡啶屬于2B類致癌物。
無論是吡啶液體還是吡啶蒸氣，都會對人體的健康造成一定的傷害。吡啶可經呼吸道、消化道和皮膚被人體吸收。
高濃度吸入或誤服。吡啶中毒，無特效解毒藥物，以對癥支持治療為主。此時，應立即將受害人移至新鮮空氣處，必要時吸氧；飲足量溫水催吐，并立即就醫。
若人體的眼睛被吡啶熏蒸，會出現眼刺激癥狀，角膜灼傷、眼瞼水腫、肌肉痙攣、角膜上皮脫落、睫狀體充血等；若皮膚接觸吡啶，會引起原發性刺激或光敏性皮炎，出現皮疹、灼痛、皸[jūn]裂等癥狀。此時，應立即用清水徹底沖洗，眼部損傷者沖洗后給予激素和抗生素眼膏交替滴眼，給予對癥和支持治療。
參考資料 >
2類致癌物清單.紹興市市場監督管理局.2023-02-04