本文将介绍合成2-氯-4-硝基吡啶-N-氧化物的具体步骤和操作技巧，通过深入探讨合成过程中的关键因素，旨在为读者提供合成2-氯-4-硝基吡啶-N-氧化物的指导和参考。
背景：吡啶及其衍生物是合成杂环化合物类农药、医药、化工材料等有机合成的重要中间体。由吡啶环替代苯环而得到的新化合物往往具有更高的生物活性或更低的毒性。近年来，人们用各种杂环特别是用吡啶其团替代已有品种分子结构中的苯环或在已知的含吡啶基团分子中引入其他基团进行衍生化，以期得到新的活性化合物，而硝化反应是获得硝基含氮官能团的重要手段。
2-氯-4-硝基吡啶-N-氧化物是制备医药和农药的中间体，这些物质具有高效低毒，在环境中易于分解的优点，因此，在农业生产上具有广泛的应用前景。
合成：
1. 方法一：
（1）2-氯吡啶-N-氧化物
在250 mL三颈瓶中加入5.7 g（50 mmol）2-氯吡啶、4.5 g（75 mmol）乙酸，加热到80℃时缓慢滴加 5.9 g（175 mmol）质量分数30%的H2O2，滴毕后于80 ℃保温搅拌反应3 h，反应结束后冷却至室温，减压蒸馏，得橙红色产物2-氯吡啶-N-氧化物 （C5H 4ClNO，1）6.25 g，产率为96.5%。产物无须纯化，直接进入下一步反应。
（2）2-氯-4-硝基吡啶-N-氧化物的合成
用冰浴将上述浓缩液冷至2～3℃，搅拌条件下，加入到15 mL硝硫混酸中（体积比为1:1）；滴完之后，慢慢升温至90℃，保温搅拌5 h。TLC跟踪至反应结束。将反应混合物冷却至10℃，倒入适量的冰水混合物中，用质量分数50%的NaOH溶液中和后，过滤除去生成的盐，滤液用CHCl3萃取，萃取液蒸干后，用酒精进行重结晶，得淡黄色2-氯-4-硝基吡啶-N-氧化物（C5H3ClN2O3，2）产品7.44 g，产率 85.8%，熔点151～154℃。
2. 方法二：
（1）2－氯吡啶－N－氧化物的合成
在500毫升的三口反应器中，依次加入冰醋酸、2-氯吡啶、浓硫酸和30%过氧化氢，然后在反应温度下进行保温搅拌3小时。随后进行冷却，并使用20%氢氧化钠溶液中和至中性。接着进行减压蒸馏以回收未反应的2-氯吡啶，而残液则无需处理，可以直接进行下一步反应。
（2）2－氯－4－硝基吡啶－N－氧化物的合成
将上述残液冷却至2℃～3℃，并在搅拌的同时缓慢加入预先冷却至5℃以下的浓硫酸。在2℃～3℃的条件下，滴加浓硫酸和90%发烟硝酸的混合物（需在60分钟内完成滴加），然后缓慢升温至90℃，保温搅拌4小时至6小时。
将反应混合物冷却至10℃，倒入适量的冰水混合物中，使用碳酸钠中和并进行过滤。棕褐色滤饼即为2-氯-4-硝基吡啶-N-氧化物产品，晾干后溶于500毫升热氯仿中。滤液使用100毫升氯仿进行两次萃取，将萃取液与之前的氯仿溶液合并，蒸发氯仿后得到棕褐色固体产物2-氯-4-硝基吡啶-N-氧化物。
参考文献：
[1]李全良,王筠,李书静.2-氯-4-硝基吡啶-N-氧化物的合成研究[J].化工生产与技术,2012,19(04):15-16+19+66.
[2]王长守,黄建良,张志杰. 2-氯-4-硝基吡啶的合成 [J]. 陕西化工, 1999, (01): 17-18+34. DOI:10.16581/j.cnki.issn1671-3206.1999.01.007
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