微波輻射合成2，6-吡啶二甲酸二乙酯

徐本坡，康艷芳，汪敦佳，尚卷卷，魏 瓊(湖北師范學院 化學與環境工程學院，湖北 黃石 435002)

自1986年Gedye R[1]等發現微波輻射可以促進有機反應以來，微波輻射技術在化學領域已經得到廣泛應用，Dayal B等人已經將微波輻射技術成功應用于有機合成[2～5]。2，6-吡啶二甲酸二乙酯是一種重要的農藥與有機反應中間體，其合成方法已有相關報道，如Singer A W[6]等采用2，6-吡啶二甲酸與二氯亞砜反應得到2，6-吡啶二甲酰氯，然后與無水乙醇反應1h得到產物；梅光泉[7]等采用2，6-吡啶二甲酸與無水乙醇在β-萘磺酸的催化下反應得到產物；張東方[8]等通過2，6-吡啶二甲酸與無水乙醇在濃硫酸的催化下反應10h，然后分水器分水7h得到產物。這些傳統合成方法的缺點是操作復雜，反應時間過長，導致耗費能源過多等。在以上文獻報道的基礎上，本文采用微波輻射法制備了2，6-吡啶二甲酸二乙酯，合成路線如圖1：

圖1 合成路線

1 實驗部分

1.1 儀器和試劑

X-4數字顯示顯微熔點測定儀(溫度未經校正)； MAS-I微波快速制樣系統(上海新儀微波化學科技有限公司)； Niconet FT-IR 5700紅外光譜儀(KBr壓片，美國Thermo公司)； LCQ ADVANTAGE MAX質譜儀(美國Thermo Finnigan公司)； RE52-99型旋轉蒸發儀(上海亞榮生化儀器廠)；2，6-吡啶二甲酸(98.7%，工業品)；無水乙醇(AR)；甲苯(AR)；濃硫酸(98%，AR)；飽和碳酸鈉(AR)；無水硫酸鎂(AR)；乙醚(AR)。

在單口燒瓶中，加入8.4g(0.05mol)2，6-吡啶二甲酸，70mL(1.2mol)無水乙醇，40mL甲苯，2mL(0.037mol)濃硫酸及磁力攪拌子，置入微波反應器中，接上回流裝置，啟動磁力攪拌，并設置微波功率為200W，時間30min，溫度75℃.反應結束后減壓蒸餾，除去多余乙醇和甲苯，用飽和碳酸鈉調節溶液pH值至8～9，然后用乙醚(30mL×2)萃取，合并有機層后用無水硫酸鎂干燥，過濾，濾液蒸除溶劑，冷卻后得到白色晶體8.9g，產率為79.3%，m.p. 44℃～45℃(文獻[6]: 42℃～43℃).

1.2 合成方法

2 結果和討論

2.1 催化劑用量對收率的影響

取2，6-吡啶二甲酸8.4g，乙醇70mL，使n(乙醇)∶n(2,6-吡啶二甲酸)=24∶1，甲苯40mL，設定微波功率200W， 輻射時間30min，改變濃硫酸用量，考察催化劑加入量對收率的影響，實驗結果如表1所示。

表1 催化劑用量對收率的影響

由表1可見，增加催化劑用量，收率隨之提高，但當加入量超過2mL時，繼續增加用量，收率反而有所下降。這是因為酯化反應是可逆反應，過量的濃硫酸對酯化反應不利，反而很可能產生副反應。因此，催化劑用量控制在2mL是最佳選擇。

2.2 醇酸摩爾比對收率的影響

取2，6-吡啶二甲酸8.4g(0.05mol)，甲苯40mL，濃硫酸為2mL，設定微波功率200W，輻射時間30min，改變無水乙醇的量，考察醇酸配比對收率的影響，結果如表2所示。

表2 醇酸摩爾比對收率的影響

由表2數據可知，在一定范圍內，增加醇酸配比有利于提高反應的收率，但是當乙醇加入過多時，收率又會漸漸下降，這是由于過量的乙醇降低了反應溶液中濃硫酸的濃度，因此，n(乙醇)∶n(2，6-吡啶二甲酸)=24∶1為最佳物料配比。

2.3 微波輻射時間對收率的影響

取2，6-吡啶二甲酸8.4g，乙醇70mL，使n(乙醇)∶n(2，6-吡啶二甲酸)=24∶1，甲苯40mL，濃硫酸2mL，設定微波功率200W，考察微波輻射時間對收率的影響，實驗結果如表3所示。

表3 微波輻射時間對收率的影響

由表3可知，當反應時間較短時，收率隨輻射時間延長而增加，達到79.3%后，繼續延長輻射時間，反應收率無明顯的增加，因此微波反應時間控制30min為宜。

2.4 微波輻射功率對收率的影響

取2，6-吡啶二甲酸8.4g，乙醇70mL，使n(乙醇)∶n(2，6-吡啶二甲酸)=24∶1，甲苯40mL，濃硫酸2mL，輻射時間30min，當微波輻射功率為100W時，反應結束后剩余大量2，6-吡啶二甲酸固體，反應收率低；當輻射功率為200W時，反應結束后無固體原料剩余，收率為79.3%；當輻射功率為300W時，反應溶液爆沸，不能進行操作。因此本實驗設定微波輻射功率200W為宜。

2.5 驗證性實驗

選定最佳反應條件，即2，6-吡啶二甲酸8.4g，乙醇70mL，n(乙醇)∶n(2，6-吡啶二甲酸)=24∶1，甲苯40mL，濃硫酸2mL，輻射時間30min，輻射功率200W.進行了三組平行合成實驗，得到產品的平均收率為79.0%.由此可見，本文研究的最佳反應條件穩定、重現性好。

2.6 2，6-吡啶二甲酸二乙酯的表征

MS(ESI):m/z=223.55[M+1]+、245.99[M+23]+；IR:2993cm-1是吡啶環C-H伸縮振動吸收峰,1730cm-1是酯鍵中C=O特征吸收峰，1316～1088cm-1是C-O-C酯譜帶，這些特征均與2，6-吡啶二甲酸二乙酯的結構相符合。

3 結論

采用微波輻射法合成2，6-吡啶二甲酸二乙酯，得到最佳微波合成條件為:n(乙醇)∶n(2，6-吡啶二甲酸)=24∶1，濃硫酸2mL，輻射功率200W，反應時間30min，收率79.3%.該方法比常規加熱酯化法反應速度快，節省時間，操作簡便，具有較好的工業應用價值。

參考文獻:

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[8]張東方, 謝光勇. 2,6-二乙酰基吡啶的合成[J]. 化學試劑, 2008, 30(1):49～50.