4-硝基吡啶-N-氧化物是一种重要化合物，关于其合成方法的研究对于推动该化合物的生产和应用具有重要意义。
简述：4-硝基吡啶-N-氧化物，英文名称：4-Nitropyridine N-oxide，CAS：1124-33-0，分子式：C5H4N2O3，外观与性状：黄色片状晶体。
合成进展：
吡啶环上氮原子具有较大的电负性，使吡啶环上电子云密度降低，环被钝化虽可发生亲电取代反应，但活性很低，而且取代产物主要是 3 位和 5 位取代产物而吡啶-N-氧化物由于氧原子上电子向环上转移，使此环活化，而且取代产物主要发生在 4 位，但反应条件仍然十分苛刻。目前硝化方法有硝硫混酸法、浓硝酸法和KNO3-H2SO4法。
（1）硝硫混酸法
这是目前世界上通用的制备 4-硝基吡啶-N-氧化物的方法即在强搅拌条件下利用浓硫酸和发烟硝酸的混合液硝化，收率在90%以上。该法由于混酸的浓度高，吸水能力强。有利于硝化反应的进行。例如:
将盛有上述溶液的三口烧瓶装上带于燥管的回流冷凝管，于冰水浴下，边搅拌边慢慢滴加浓硫酸(80ml)。然后再将该溶液慢慢滴入装有发烟硝酸(120ml)和浓硫酸(80 ml)混合液的三口烧瓶(配有温度计，带 CaCl2干燥管的回流冷凝管)中，在90℃下反应 14h。冷却后，将反应液慢慢倒入冰块中，得深绿色溶液，用 Na2CO3(217g)中和至有 Na2SO4沉淀出现，然后再用 125mol/LNaOH 溶液200ml 继续中和到有浅黄色固体出现，抽滤得固体物待处理。滤液置冰箱中冷却，析出大量 Na2SO4晶体，倾析过滤。滤液用氯仿萃取，减压蒸去氯仿，得浅黄色晶体。将此晶体与前用碱中和时所得固体合并，用丙酮重结品，得菱形浅黄色晶体 (46.9g，产率 82%)。
（2）发烟酸直接硝化
为了减少硫酸用量，人们选用发烟硝酸直接硝化，其工艺如下:将吡啶-N-氧化物和发烟硝酸(重量比1:15)加入反应瓶中，90℃左右反应20 小时，冷却至30-40℃，加入 10 倍吡啶-N-氧化物的水，用水冲泵抽其空 (2KPa)以蒸去过量的硝酸、水、残留物为余下的水，搅拌均匀，加入碳酸钠中和至PH=6，用醚连续萃取，然后除去乙醚得到 4-硝基吡啶-N-氧化物。
（3）KNO3-HSO4硝化法
用硝酸盐代替发烟硝酸进行硝化，反应条件温和，例如向一装有回流冷凝器电动搅拌和温度计的500mL三口瓶中加入87g吡啶-N-氧化物将其溶解在60g94%的硫酸中，然后加入 16gKNO3的细粉，充分搅拌令其完全溶解，再在沸水浴上加热7h，使其冷却后，倒于碎冰上，用20%氧氧化钠溶液调pH=8~9，然后再用300mL氯仿分三次萃取，萃取液用无水K2CO3于后蒸出溶剂，即得 12g黄色斜方晶体，即为4-硝基吡啶-N-氧化物，沸点 159℃，产率为 90%。
参考文献：
[1]王仁田.4—氨基吡啶的合成研究[D].山东大学，2005.
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