2,5-吡啶二羧酸具有十分广泛的应用,本文将介绍其合成方法,旨在为相关研究人员提供参考依据。
简述:2,5-吡啶二羧酸,又称吡啶-2,5-二甲酸,英文名为2,5-Pyridinedicarboxylic acid(缩写为PDCA),是一种重要的有机合成中间体和高分子单体,在药物合成和高分子材料领域具有广泛的应用。在医药领域,早期用于制备抑制胶原质生成的药物,近年来开始应用于制备HBV-RT抑制剂。在高分子合成和材料制备方面,2,5-吡啶二甲酸可以替代对苯二甲酸,合成具有改性功能的刚性直链杂环聚合物及其高性能纤维。
合成:
1. 背景:
关于 2,5-吡啶二羧酸(PDCA)的合成及制备,文献报道大多采用6-甲基-3-乙基吡啶为原料的直接氧化工艺,但它们的收率和提纯技术均不能满足市场对PDCA的质量和经济性要求,至今还没有在反应液中取出并制得高纯度PDCA的研究报道,聚合级PDCA的制备则更少。如日本专利JP11343283在酸和催化剂MnS04存在下采用臭氧水中氧化,仅获得18%PDCA,30%6-甲基烟酸,24%吡啶二羧酸的反应液;直接用KMn04在KOH水溶液中氧化,也仅获得25%PDCA,5%6-甲基-3-(羧基羰基)吡啶,4% 3-(羧基羰基)吡啶 -6-羧酸的反应混合物;PDCA的合成也有以6-甲基-3-乙酰基吡啶为原料,用KMn04氧化反应制备法,PDCA收率也只有22%,况且原料 6-甲基 -3-乙酰基吡啶来源困难。因此,迫切需要新的路线和技术来支撑。
2. 合成改进:
以6-甲基烟酸或6-甲基烟酸酯为原料,在水溶剂中或碱水溶液中用氧化剂KMnO4充分氧化,所得氧化反应液滤除不溶物MnO2后酸析得到粗品,粗品用酸碱精制即得到高纯度2,5-吡啶二羧酸。具体如下:
(1)6-甲基烟酸氧化合成 2,5-吡啶二甲酸
在配备有加热装置、搅拌器、温度计和回流冷凝管的反应器中,依次加入34.3克6-甲基烟酸(0.25摩尔)、400毫升水,加热至90-100摄氏度,加入225克KMnO4(1.42摩尔)后搅拌反应15小时。反应结束后冷却至室温,过滤得到滤液,将滤渣用150毫升水打浆,再次过滤得到洗液和副产物MnO2。将上述滤液和洗液合并,用盐酸(HCl)调节pH值至2~3,过滤得到PDCA湿粗品。将经过酸碱精制的8倍湿粗品质量的去离子水中溶解,使用25%的精制氨水调节pH至9-11,过滤后,将滤液用12倍去离子水稀释,再用36%的精制盐酸调节pH至2-3,析出后过滤、水洗干燥,得到高纯度的2,5-吡啶二甲酸白色固体,质量为25.1克,收率为60%,纯度为99.9%。熔点为239.1~240.2摄氏度。
(2)6-甲基烟酸甲酯水解氧化合成2,5-吡啶二甲酸
在带有加热,搅拌,温度计,回流冷凝管的反应器中分别加入30克KOH(0.492mo1),800毫升水,76克6-甲基烟酸甲酯(0.502mo1)。加热升温至 50-60℃,搅拌反应 2-3个小时,蒸除反应产生的甲醇。加热升温至90-100℃,加入450克KMn04,(2.84mo1)后搅拌反应16个小时至反应液紫色褪去。反应毕冷却至室温,过滤得滤液,滤饼用 300毫升水打浆,再过滤得洗液和副产Mn02,,合并滤液和洗液,并用盐酸HC1调pH至2~3,过滤干燥得 2,5-吡啶二甲酸粗品 64.6克,收率 76.8%,纯度 99.6%,熔点 250℃,灰分 3.2%。
参考文献:
[1]肖庆军,吡啶-2,5-二羧酸.浙江省,浙江鼎龙化工有限公司,2002-12-29.
[2]浙江鼎龙化工有限公司. 一种高纯度2,5-吡啶二羧酸的制备方法. 2010-10-13.