CN101875641A - 一种2,3-吡嗪二甲酸的合成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种结构如式(Ⅰ)所示的2,3-吡嗪二甲酸的合成方法,所述的合成方法为:以结构如式(Ⅱ)所示的喹喔啉为原料,以水为溶剂,以氯酸钠为氧化剂,在硫酸铜/浓硫酸的酸性体系中,于40~150℃充分搅拌反应,反应结束后所得产物喹喔啉铜固体经后处理得的2,3-吡嗪二甲酸。本发明用氯酸钠作为氧化剂氧化喹喔啉,反应比较温和,反应温度适中,容易控制,反应生成的少量气体可用碱液吸收,减少了对环境的污染。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种2,3-吡嗪二甲酸的合成方法。
(二)背景技术
2,3-吡嗪二甲酸是抗结核病药物吡嗪酰胺的中间体,并广泛的用于农业化学品生产、医药品合成、食品加工和化妆品等行业。吡嗪二甲酸还是一个很好的桥联配体,能与多种金属如过渡金属和稀土元素配位,是一种常用的配合试剂。传统的吡嗪二羧酸的合成方法为高锰酸钾氧化喹喔啉,浓盐酸酸化,再用丙酮萃取或低温冷却结晶。高锰酸钾氧化法反应剧烈,会产生大量的“锰泥”,对环境污染比较严重;用丙酮萃取,产品后处理过程繁琐。
(三)发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种对环境友好、反应条件温和的吡嗪二甲酸的合成方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案如下:
一种结构如式(I)所示的2,3-吡嗪二甲酸的合成方法,其特征在于所述的合成方法为:以结构如式(II)所示的喹喔啉为原料,以水为溶剂,以氯酸钠为氧化剂,在硫酸铜/浓硫酸的酸性体系中,于40~150℃充分搅拌反应,反应结束后所得产物喹喔啉铜固体经后处理得的2,3-吡嗪二甲酸;
进一步,本发明所述的喹喔啉、氯酸钠、硫酸铜、浓硫酸的投料物质的量比为1∶2~8∶0.5~2∶0.6~6,优选为1∶3~5∶0.5~1.5∶0.6~3,更优选1∶3.5∶1∶1.5。
具体的,本发明所述的合成方法包括以下步骤:往反应容器中依次加入水、浓硫酸、五水硫酸铜,升温至40~50℃后加入喹喔啉,然后加入氯酸钠,投料完毕后于50~150℃反应5~15h;反应结束后,所得反应产物喹喔啉铜固体经后处理得2,3-吡嗪二甲酸。
进一步,由于反应有气体生成,为避免喷料现象,优选以分批的方式加入氯酸钠,如分成5~15批次加入。
进一步,投料完毕后优选于80~110℃进行反应。
进一步,投料完毕后优选反应时间为8~12h。
进一步,加入喹喔啉后,优选升温至80~90℃分批加入氯酸钠。
本发明所述的后处理包括如下步骤:反应结束后,过滤得到喹喔啉铜固体,喹喔啉铜固体经碱解、酸化、抽滤得2,3-吡嗪二甲酸粗产品,2,3-吡嗪二甲酸粗产品经精制后得2,3-吡嗪二甲酸。进一步,所述的“碱解”具体为:将喹喔啉铜固体加入到氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液(优选氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液的质量浓度在5~55%)中,升温至70~80℃,恒温反应1~5小时,趁热抽滤,得碱解反应滤液。所述的“酸化”具体为:将碱解反应滤液冰浴冷却,用浓盐酸酸化,析出固体,抽滤,得2,3-吡嗪二甲酸粗品。所述的“精制”具体为:将2,3-吡嗪二甲酸粗品溶于氢氧化钠溶液(优选氢氧化钠溶液的质量浓度为10~30%)中,充分搅拌后抽滤,往所得滤液中加入浓盐酸酸化,析出固体,抽滤,得2,3-吡嗪二甲酸固体。
本发明具体推荐所述的合成方法按照如下步骤进行:往反应容器中依次加入水、浓硫酸、五水硫酸铜,升温至40~50℃,加入喹喔啉,升温至80~90℃,分5~15批加入氯酸钠,投料完毕后于80~110℃反应8~12h;反应结束后,抽滤得到喹喔啉铜固体,将喹喔啉铜固体加入到氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中,升温至70~80℃,恒温反应1~5小时,趁热抽滤,得碱解反应滤液;将碱解反应滤液冰浴冷却,用浓盐酸酸化,析出固体,抽滤,得2,3-吡嗪二甲酸粗品;再将2,3-吡嗪二甲酸粗品溶于氢氧化钠溶液中,充分搅拌后抽滤,往所得滤液中加入浓盐酸酸化,析出固体,抽滤,得2,3-吡嗪二甲酸固体。。
与现有技术相比,本发明用氯酸钠作为氧化剂氧化喹喔啉,反应比较温和,反应温度适中,容易控制,反应生成的少量气体可用碱液吸收,减少了对环境的污染。
(四)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明,但本发明的保护范围不仅限于此:
实施例1 2,3-吡嗪二甲酸的合成
在100mL三口烧瓶中依次加入20mL水、2.4mL(0.045mol)浓硫酸、7.5g(0.03mol)五水硫酸铜,加热搅拌,升温至40~50℃,加入3.9g(0.03mol)喹喔啉,继续升温至50℃,分5批加入9.6g(0.09mol)氯酸钠。投料结束后,维持反应液温度在80℃左右,反应10h。冷却,抽滤,得绿色的喹喔啉铜固体。将喹喔啉铜固体和25mL50%氢氧化钠溶液加到三口烧瓶中,升温至70~80℃,恒温反应3h。趁热抽滤,得碱解反应滤液。将碱解反应滤液倒入烧杯中,冰浴冷却,边搅拌边滴加浓盐酸直至溶液pH为1,继续搅拌1h,抽滤,得2,3-吡嗪二甲酸粗品。将2,3-吡嗪二甲酸粗品溶于30%氢氧化钠溶液中,常温搅拌2h,抽滤,在滤液中加入浓盐酸至pH为1时抽滤,得2.03g白色2,3-吡嗪二甲酸固体,收率40.3%,熔点:186℃。
实施例2 2,3-吡嗪二甲酸的合成
在100mL三口烧瓶中依次加入20mL水、2.4mL(0.045mol)浓硫酸、7.5g(0.03mol)五水硫酸铜,加热搅拌,升温至40~50℃,加入3.9g(0.03mol)喹喔啉,继续升温至80℃,分5批加入11.2g(0.105mol)氯酸钠。投料结束后,维持反应液温度在80℃左右,反应10h。冷却,抽滤,得绿色的喹喔啉铜固体。将喹喔啉铜固体和25mL50%氢氧化钠溶液加到三口烧瓶中,升温至70~80℃,恒温反应3h。趁热抽滤,得碱解反应滤液。将碱解反应滤液倒入烧杯中,冰浴冷却,边搅拌边滴加浓盐酸直至溶液pH为1,继续搅拌1h,抽滤,得2,3-吡嗪二甲酸粗品。将2,3-吡嗪二甲酸粗品溶于氢氧化钠溶液中,常温搅拌2h,抽滤,在滤液中加入浓盐酸至pH为1时抽滤,得2.48g白色2,3-吡嗪二甲酸固体,收率49.2%,熔点:186℃。
实施例3 2,3-吡嗪二甲酸的合成
在100mL三口烧瓶中依次加入20mL水、2.4mL(0.045mol)浓硫酸、7.5g(0.03mol)五水硫酸铜,加热搅拌,升温至40~50℃,加入3.9g(0.03mol)喹喔啉,继续升温至80℃,分5批加入12.8g(0.12mol)氯酸钠。投料结束后,维持反应液温度在80℃左右,反应10h。冷却,抽滤,得绿色的喹喔啉铜固体。将喹喔啉铜固体和25mL50%氢氧化钠溶液加到三口烧瓶中,升温至70~80℃,恒温反应3h。趁热抽滤,得碱解反应滤液。将碱解反应滤液倒入烧杯中,冰浴冷却,边搅拌边滴加浓盐酸直至溶液pH为1,继续搅拌1h,抽滤,得2,3-吡嗪二甲酸粗品。将2,3-吡嗪二甲酸粗品溶于氢氧化钠溶液中,常温搅拌2h,抽滤,在滤液中加入浓盐酸至pH为1时抽滤,得2.44g白色2,3-吡嗪二甲酸固体,收率48.4%,熔点:186℃。
实施例4 2,3-吡嗪二甲酸的合成
在100mL三口烧瓶中依次加入20mL水、2.4mL(0.045mol)浓硫酸、7.5g(0.03mol)五水硫酸铜,加热搅拌,升温至40~50℃,加入3.9g(0.03mol)喹喔啉,继续升温至80℃,分5批加入16g(0.15mol)氯酸钠。投料结束后,维持反应液温度在80℃左右,反应10h。冷却,抽滤,得绿色的喹喔啉铜固体。将喹喔啉铜固体和25mL50%氢氧化钠溶液加到三口烧瓶中,升温至70~80℃,恒温反应3h。趁热抽滤,得碱解反应滤液。将碱解反应滤液倒入烧杯中,冰浴冷却,边搅拌边滴加浓盐酸直至溶液pH为1,继续搅拌1h,抽滤,得2,3-吡嗪二甲酸粗品。将2,3-吡嗪二甲酸粗品溶于氢氧化钠溶液中,常温搅拌2h,抽滤,在滤液中加入浓盐酸至pH为1时抽滤,得2.30g白色2,3-吡嗪二甲酸固体,收率40.3%,熔点:186℃。
实施例5 2,3-吡嗪二甲酸的合成
在100mL三口烧瓶中依次加入20mL水、2.4mL(0.045mol)浓硫酸、7.5g(0.03mol)五水硫酸铜,加热搅拌,升温至40~50℃,加入3.9g(0.03mol)喹喔啉,继续升温至90℃,分5批加入11.2g(0.105mol)氯酸钠。投料结束后,维持反应液温度在50℃左右,反应15h。冷却,抽滤,得绿色的喹喔啉铜固体。将喹喔啉铜固体和25mL50%氢氧化钠溶液加到三口烧瓶中,升温至70~80℃,恒温反应3h。趁热抽滤,得碱解反应滤液。将碱解反应滤液倒入烧杯中,冰浴冷却,边搅拌边滴加浓盐酸直至溶液pH为1,继续搅拌1h,抽滤,得2,3-吡嗪二甲酸粗品。将2,3-吡嗪二甲酸粗品溶于氢氧化钠溶液中,常温搅拌2h,抽滤,在滤液中加入浓盐酸至pH为1时抽滤,得2.6g白色2,3-吡嗪二甲酸固体,收率51.6%,熔点:186℃。
实施例6 2,3-吡嗪二甲酸的合成
在100mL三口烧瓶中依次加入20mL水、2.4mL(0.045mol)浓硫酸、7.5g(0.03mol)五水硫酸铜,加热搅拌,升温至40~50℃,加入3.9g(0.03mol)喹喔啉,继续升温至90℃时,分5批加入11.2g(0.105mol)氯酸钠。投料结束后,维持反应液温度在100℃左右,反应8h。冷却,抽滤,得绿色的喹喔啉铜固体。将喹喔啉铜固体和25mL50%氢氧化钠溶液加到三口烧瓶中,升温至70~80℃,恒温反应3h。趁热抽滤,得碱解反应滤液。将碱解反应滤液倒入烧杯中,冰浴冷却,边搅拌边滴加浓盐酸直至溶液pH为1,继续搅拌1h,抽滤,得2,3-吡嗪二甲酸粗品。将2,3-吡嗪二甲酸粗品溶于氢氧化钠溶液中,常温搅拌2h,抽滤,在滤液中加入浓盐酸至pH为1时抽滤,得2.8g白色2,3-吡嗪二甲酸固体,收率55.57%,熔点:186℃。
实施例7 2,3-吡嗪二甲酸的合成
在100mL三口烧瓶中依次加入20mL水、2.4mL(0.045mol)浓硫酸、7.5g(0.03mol)五水硫酸铜,加热搅拌,升温至40~50℃,加入3.9g(0.03mol)喹喔啉,继续升温至90℃时,分5批加入11.2g(0.105mol)氯酸钠。投料结束后,维持反应液温度在150℃左右,反应5h。冷却,抽滤,得绿色的喹喔啉铜固体。将喹喔啉铜固体和25mL50%氢氧化钠溶液加到三口烧瓶中,升温至70~80℃,恒温反应3h。趁热抽滤,得碱解反应滤液。将碱解反应滤液倒入烧杯中,冰浴冷却,边搅拌边滴加浓盐酸直至溶液pH为1,继续搅拌1h,抽滤,得2,3-吡嗪二甲酸粗品。将2,3-吡嗪二甲酸粗品溶于氢氧化钠溶液中,常温搅拌2h,抽滤,在滤液中加入浓盐酸至pH为1时抽滤,得2.7g白色2,3-吡嗪二甲酸固体,收率53.6%,熔点:186℃。
Claims (9)
1.一种结构如式(Ⅰ)所示的2,3-吡嗪二甲酸的合成方法,其特征在于所述的合成方法为:以结构如式(Ⅱ)所示的喹喔啉为原料,以水为溶剂,以氯酸钠为氧化剂,在硫酸铜/浓硫酸的酸性体系中,于40~150℃充分搅拌反应,反应结束后所得产物喹喔啉铜经后处理得2,3-吡嗪二甲酸;
2.如权利要求1所述的2,3-吡嗪二甲酸的合成方法,其特征在于所述的喹喔啉、氯酸钠、硫酸铜、浓硫酸的投料物质的量比为1∶2~8∶0.5~2∶0.6~6。
3.如权利要求2所述的2,3-吡嗪二甲酸的合成方法,其特征在于所述的合成方法包括以下步骤:往反应容器中依次加入水、浓硫酸、五水硫酸铜,升温至40~50℃后加入喹喔啉,然后加入氯酸钠,投料完毕后于50~150℃反应5~15h;反应结束后,所得反应产物喹喔啉铜固体经后处理得2,3-吡嗪二甲酸。
4.如权利要求3所述的2,3-吡嗪二甲酸的合成方法,其特征在于投料完毕后于80~110℃进行反应。
5.如权利要求4所述的2,3-吡嗪二甲酸的合成方法,其特征在于投料完毕后于80~110℃反应8~12h。
6.如权利要求3所述的2,3-吡嗪二甲酸的合成方法,其特征在于加入喹喔啉后,升温至80~90℃分批加入氯酸钠。
7.如权利要求1~6之一所述的2,3-吡嗪二甲酸的合成方法,其特征在于所述的后处理包括如下步骤:反应结束后,过滤得到喹喔啉铜固体,喹喔啉铜固体经碱解、酸化、抽滤得2,3-吡嗪二甲酸粗产品,2,3-吡嗪二甲酸粗产品经精制后得2,3-吡嗪二甲酸。
8.如权利要求7所述的2,3-吡嗪二甲酸的合成方法,其特征在于所述的后处理按照如下步骤进行:反应结束后,过滤得到喹喔啉铜固体,将喹喔啉铜固体加入到氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中,升温至70~80℃,恒温反应1~5小时,趁热抽滤,得碱解反应滤液;将碱解反应滤液冰浴冷却,用浓盐酸酸化,析出固体,抽滤,得2,3-吡嗪二甲酸粗品;再将2,3-吡嗪二甲酸粗品溶于氢氧化钠溶液中,充分搅拌后抽滤,往所得滤液中加入浓盐酸酸化,析出固体,抽滤,得2,3-吡嗪二甲酸固体。
9.如权利要求1所述的2,3-吡嗪二甲酸的合成方法,其特征在于所述的合成方法按照如下步骤进行:往反应容器中依次加入水、浓硫酸、五水硫酸铜,升温至40~50℃,加入喹喔啉,升温至80~90℃,分批加入氯酸钠,投料完毕后于80~110℃反应8~12h;反应结束后,抽滤得到喹喔啉铜固体,喹喔啉铜固体加入到氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中,升温至70~80℃,恒温反应1~5小时,趁热抽滤,得碱解反应滤液;将碱解反应滤液冰浴冷却,用浓盐酸酸化,析出固体,抽滤,得2,3-吡嗪二甲酸粗品;再将2,3-吡嗪二甲酸粗品溶于氢氧化钠溶液中,充分搅拌后抽滤,往所得滤液中加入浓盐酸酸化,析出固体,抽滤,得2,3-吡嗪二甲酸固体。
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CN111004175A (zh) * | 2019-12-24 | 2020-04-14 | 沈阳化工研究院有限公司 | 一种制备含氮六元环二甲酸的方法 |
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