6-羥基-2,3,5-吡啶三甲酸的合成

張 偉，齊旬通，徐冰冰，李公春，王宏勝

（許昌學院化學化工學院，河南 許昌 461000）

0 前言

吡啶多羧酸類化合物是合成農藥、醫藥和染料的中間體，它被廣泛應用在藥物合成以及工業合成等許多方面。吡啶多羧酸類化合物在配位聚合物的合成中是常用的一類有機配體，可以與多種金屬離子作用，合成配合物[1-9]，因此，合成吡啶多羧酸類化合物有著比較重要的意義。合成吡啶多羧酸類化合物最常用的方法是氧化喹啉或吡啶衍生物法[10-13]，本文采用2-羥基-3-喹啉甲醛為原料，以高錳酸鉀為氧化劑，水為溶劑，氧化合成了6-羥基-2,3,5-吡啶三甲酸。合成6-羥基-2,3,5-吡啶三甲酸的反應式如下：

1 實驗部分

1.1 主要儀器和試劑

CL-2A 型恒溫電熱磁力攪拌器（鞏義市予華儀器有限責任公司），SHZ-D 型循環式多用真空泵（鞏義市予華儀器有限責任公司），RV05-5T 型旋轉蒸發儀（德國IKA-Labortechnik 公司），FTIR-650 型傅里葉變換紅外光譜儀（天津港東科技發展股份有限公司）；2-羥基-3-喹啉甲醛，高錳酸鉀，氫氧化鈉，鹽酸等。

1.2 實驗步驟

在裝有機械攪拌、回流冷凝管、溫度計的100 mL 四頸燒瓶中，加入25.0 mL 水、0.25 g 氫氧化鈉和0.88 g（0.005 mol）2-羥基-3-喹啉甲醛。開啟機械攪拌，預熱到60 ℃左右，分批慢慢加入7.9 g（0.05 mol）高錳酸鉀，維持瓶內反應物溫度在60 ℃～70 ℃之間。加完高錳酸鉀后，升溫至90 ℃左右反應，使氧化反應完全。趁熱抽濾混合物，濾渣二氧化錳用少量熱水洗滌3 次。將濾液和洗滌液合并，小心加熱旋轉蒸發濃縮，冷卻后用濃鹽酸酸化，使溶液呈強酸性，出現白色沉淀。抽濾得到白色固體，放置晾干，得到產物。

2 結果與討論

2.1 6-羥基-2,3,5-吡啶三甲酸的合成

本實驗采用高錳酸鉀氧化2-羥基-3-喹啉甲醛合成6-羥基-2,3,5-吡啶三甲酸，氧化反應過程中強烈放熱，所以要分批加入高錳酸鉀，并控制好加入高錳酸鉀的速度，不宜過快，以免反應過于劇烈，造成溫度控制比較困難。若反應溫度過高，可用冷水浴冷卻。高錳酸鉀加完后，反應物溫度開始下降時，升溫至90 ℃左右反應，使氧化反應完全，并使二氧化錳沉淀陳化。用玻璃棒蘸一滴反應混合物點到濾紙上做點滴試驗，若在二氧化錳點的周圍沒有出現紫色的環，則說明氧化反應結束。趁熱抽濾混合物，濾渣二氧化錳用少量熱水洗滌。合并濾液和洗滌液，小心加熱旋轉蒸發濃縮，冷卻后用濃鹽酸酸化，使溶液呈強酸性，pH 值在2 左右，出現白色沉淀。抽濾得6-羥基-2,3,5-吡啶三甲酸。

2.2 產品紅外譜圖分析

對合成的產物在FTIR-650 型傅里葉變換紅外光譜儀上用KBr 壓片法進行了紅外光譜測試，所得紅外光譜見圖1。

圖1 6-羥基-2,3,5-吡啶三甲酸紅外譜圖

從6-羥基-2,3,5-吡啶三甲酸紅外譜圖可以看出：3506.4 cm-1和3422.5 cm-1處的中強峰歸屬為羥基和羧基的O-H 鍵伸縮振動吸收峰，3201.3 cm-1處的寬峰歸屬為羧基形成氫鍵后的O-H 鍵伸縮振動吸收峰，2924.9 cm-1處的尖峰歸屬為吡啶環上的C-H 鍵伸縮振動吸收峰，1692.7 cm-1處的吸收峰歸屬為羧基的羰基C=O 伸縮振動吸收峰，1591.3 cm-1、1530.5 cm-1、1456.0 cm-1和1403.9 cm-1處的吸收峰歸屬為芳香吡啶環的吸收峰，這些吸收峰表明所合成的化合物為吡啶甲酸的結構。結合氧化反應的原料結構，說明所合成的產物為6-羥基-2,3,5-吡啶三甲酸。

3 結論

采用2-羥基-3-喹啉甲醛為原料，以高錳酸鉀為氧化劑，以水為溶劑，經過氧化、濃縮、濃鹽酸酸化、抽濾、干燥，合成了6-羥基-2,3,5-吡啶三甲酸0.71 g，產率62.2%。

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