CN107311918A - 一种4‑吡啶甲醛的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机化学领域，具体的说是一种4‑吡啶甲醛的合成方法，包括以下步骤：1、以4‑甲基吡啶为原料，在酸性条件下，通过氧化反应得到4‑吡啶氮氧化物；2、所述4‑吡啶氮氧化物通过醋酐酰化重排合成乙酸‑4‑吡啶甲酯；3、所述乙酸‑4‑吡啶甲酯水解得到4‑吡啶甲醇；4、所述4‑吡啶甲醇通过氧化反应得到4‑吡啶甲醛。采用上述合成方法后，本发明以4‑甲基吡啶为原料，经N‑氧化、重排、水解后得到4‑吡啶甲醇，然后进一步氧化得到4‑吡啶甲醛。本发明的合成方法总收率高、原料价格便宜、反应时间短、条件温和、工艺操作简单。

Description

一种4-吡啶甲醛的合成方法
技术领域
本发明涉及机化学领域，具体的说是一种4-吡啶甲醛的合成方法。
背景技术
4-吡啶甲醛作为重要的医药中间体和精细化工原料，应用范围广泛，市场前景广阔。在医药上，作为重要的医药中间体的4-吡啶甲醛可用来合成缓泻药比沙可啶，也是合成有机磷酸酯类解毒药解磷定的原料，并且最近有报道4-吡啶甲醛也可作为合成抗HIV蛋白酶抑制剂的原料；在农业上，4-吡啶甲醛是合成一些杀螨剂的必须中间体；在感光工业上，4-吡啶甲醛可用于合成含氮杂环类彩色照相材料。因此，研究出成本低、收率高、并且适用于工业生产的4-吡啶甲醛制备方法一直是人们努力的方向。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种环保且低成本的4-吡啶甲醛的合成方法。
为解决上述的技术问题，本发明的4-吡啶甲醛的合成方法，包括以下步骤：
以4-甲基吡啶为原料，在酸性条件下，通过氧化反应得到4-吡啶氮氧化物；
所述4-吡啶氮氧化物通过醋酐酰化重排合成乙酸-4-吡啶甲酯；
所述乙酸-4-吡啶甲酯水解得到4-吡啶甲醇；
所述4-吡啶甲醇通过氧化反应得到4-吡啶甲醛。
进一步的，所述乙酸-4-吡啶甲酯在碱性条件下水解得到4-吡啶甲醇。
更进一步的，所述4-吡啶甲醇通过PCC或四甲基哌啶-溴化钠-碳酸氢钠氧化体系氧化反应得到4-吡啶甲醛。
更进一步的，所述4-甲基吡啶与冰乙酸和双氧水反应，反应温度为61℃，反应时间18h，所述4-甲基吡啶、冰乙酸、双氧水的摩尔比为1:3.6:3.2，得到4-吡啶氮氧化物；
所述4-吡啶氮氧化物与醋酐反应，反应温度为91℃，反应时间为4h，所述4-吡啶氮氧化物与醋酐的摩尔比为1:2.4，得到乙酸-4-吡啶甲酯；
所述乙酸-4-吡啶甲酯与氢氧化钾溶液反应，反应时间为6h,所述乙酸-4-吡啶甲酯与氢氧化钾的摩尔比为1:1.6，反应得到4-吡啶甲醇；
所述4-吡啶甲醇冰水冷却加入PCC，所述4-吡啶甲醇与PCC的摩尔比为1:2.4，温度为3℃；然后在室温下反应，温度为22摄氏度，通过薄层色谱监控至反应完全。
更进一步的，所述4-甲基吡啶与冰乙酸和双氧水反应，反应温度为72℃，反应时间13h，所述4-甲基吡啶、冰乙酸、双氧水的摩尔比为1:3.7:2.5，得到4-吡啶氮氧化物；
所述4-吡啶氮氧化物与醋酐反应，反应温度为92℃，反应时间为5h，所述4-吡啶氮氧化物与醋酐的摩尔比为1:2.6，得到乙酸-4-吡啶甲酯；
所述乙酸-4-吡啶甲酯与氢氧化钾溶液反应，反应时间为5h,所述乙酸-4-吡啶甲酯与氢氧化钾的摩尔比为1:2.1，反应得到4-吡啶甲醇；
所述4-吡啶甲醇冰水冷却加入PCC，所述4-吡啶甲醇与PCC的摩尔比为1:3.2，温度为4℃；然后在室温下反应，温度为25摄氏度，通过薄层色谱监控至反应完全。
更进一步的，所述4-甲基吡啶与冰乙酸和双氧水反应，反应温度为70℃，反应时间15h，述4-甲基吡啶、冰乙酸、双氧水的摩尔比为1:4.2:3.5，得到4-吡啶氮氧化物；
所述4-吡啶氮氧化物与醋酐反应，反应温度为91℃，反应时间为4h，所述4-吡啶氮氧化物与醋酐的摩尔比为1:3.3，得到乙酸-4-吡啶甲酯；
所述乙酸-4-吡啶甲酯与氢氧化钾溶液反应，反应时间为5h,所述乙酸-4-吡啶甲酯与氢氧化钾的摩尔比为1:1.7，反应得到4-吡啶甲醇；
所述4-吡啶甲醇中加入四甲基哌啶、溴化钠和碳酸氢钠氧化体系，所述4-吡啶甲醇、四甲基哌啶、溴化钠和碳酸氢钠的摩尔比为22:1.2:2.3:9.7；所述控制反应体系温度为5℃；通过三用紫外分析仪监控至反应完全。
更进一步的，所述氢氧化钾溶液的质量百分比为20％。
采用上述合成方法后，本发明以4-甲基吡啶为原料，经N-氧化、重排、水解后得到4-吡啶甲醇，然后进一步氧化得到4-吡啶甲醛。本发明的合成方法总收率高、原料价格便宜、反应时间短、条件温和、工艺操作简单。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
本发明的4-吡啶甲醇的合成方法包括以下步骤：
(a)以4-甲基吡啶为原料，在酸性条件下，通过氧化反应得到4-吡啶氮氧化物；
(b)所述4-吡啶氮氧化物通过醋酐酰化重排合成乙酸-4-吡啶甲酯；
(c)所述乙酸-4-吡啶甲酯水解得到4-吡啶甲醇；
(d)所述4-吡啶甲醇通过氧化反应得到4-吡啶甲醛。
最好，本发明步骤(c)所述乙酸-4-吡啶甲酯在碱性条件下水解得到4-吡啶甲醇，因为乙酸-4-吡啶甲酯碱性条件下水解得到4-吡啶甲醇和盐，而在酸性条件下水解得到4-吡啶甲醇和酸；所以乙酸-4-吡啶甲酯在碱性条件下的生成物萃取更简单。
实施方式一：
所述4-甲基吡啶与冰乙酸和双氧水反应，反应温度为61℃，反应时间18h，所述4-甲基吡啶、冰乙酸、双氧水的摩尔比为1:3.6:3.2，得到4-吡啶氮氧化物；
所述4-吡啶氮氧化物与醋酐反应，反应温度为91℃，反应时间为4h，所述4-吡啶氮氧化物与醋酐的摩尔比为1:2.4，得到乙酸-4-吡啶甲酯；
所述乙酸-4-吡啶甲酯与氢氧化钾溶液反应，反应时间为6h,所述乙酸-4-吡啶甲酯与氢氧化钾的摩尔比为1:1.6，反应得到4-吡啶甲醇；
所述4-吡啶甲醇冰水冷却加入PCC，所述4-吡啶甲醇与PCC的摩尔比为1:2.4，温度为3℃；然后在室温下反应，温度为22摄氏度，通过薄层色谱监控至反应完全。
实施方式二：
所述4-甲基吡啶与冰乙酸和双氧水反应，反应温度为72℃，反应时间13h，所述4-甲基吡啶、冰乙酸、双氧水的摩尔比为1:3.7:2.5，得到4-吡啶氮氧化物；
所述4-吡啶氮氧化物与醋酐反应，反应温度为92℃，反应时间为5h，所述4-吡啶氮氧化物与醋酐的摩尔比为1:2.6，得到乙酸-4-吡啶甲酯；
所述乙酸-4-吡啶甲酯与氢氧化钾溶液反应，反应时间为5h,所述乙酸-4-吡啶甲酯与氢氧化钾的摩尔比为1:2.1，反应得到4-吡啶甲醇；
所述4-吡啶甲醇冰水冷却加入PCC，所述4-吡啶甲醇与PCC的摩尔比为1:3.2，温度为4℃；然后在室温下反应，温度为25摄氏度，通过薄层色谱监控至反应完全。
实施方式三：
所述4-甲基吡啶与冰乙酸和双氧水反应，反应温度为70℃，反应时间15h，所述4-甲基吡啶、冰乙酸、双氧水的摩尔比为1:4.2:3.5，得到4-吡啶氮氧化物；
所述4-吡啶氮氧化物与醋酐反应，反应温度为91℃，反应时间为4h，所述4-吡啶氮氧化物与醋酐的摩尔比为1:3.3，得到乙酸-4-吡啶甲酯；
所述乙酸-4-吡啶甲酯与氢氧化钾溶液反应，反应时间为5h,所述乙酸-4-吡啶甲酯与氢氧化钾的摩尔比为1:1.7，反应得到4-吡啶甲醇；
所述4-吡啶甲醇中加入四甲基哌啶、溴化钠和碳酸氢钠氧化体系，所述4-吡啶甲醇、四甲基哌啶、溴化钠和碳酸氢钠的摩尔比为22:1.2:2.3:9.7；所述控制反应体系温度为5℃；通过三用紫外分析仪监控至反应完全。
需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本发明所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本发明保护范围的限定。本领域技术人员在本发明的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换、或改进。本发明的保护范围以所附权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种4-吡啶甲醛的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
以4-甲基吡啶为原料，在酸性条件下，通过氧化反应得到4-吡啶氮氧化物；
所述4-吡啶氮氧化物通过醋酐酰化重排合成乙酸-4-吡啶甲酯；
所述乙酸-4-吡啶甲酯水解得到4-吡啶甲醇；
所述4-吡啶甲醇通过氧化反应得到4-吡啶甲醛。
2.按照权利要求1所述的一种4-吡啶甲醛的合成方法，其特征在于：所述乙酸-4-吡啶甲酯在碱性条件下水解得到4-吡啶甲醇。
3.按照权利要求2所述的一种4-吡啶甲醛的合成方法，其特征在于：所述4-吡啶甲醇通过PCC或四甲基哌啶-溴化钠-碳酸氢钠氧化体系氧化反应得到4-吡啶甲醛。
4.按照权利要求3所述的一种4-吡啶甲醛的合成方法，其特征在于：
所述4-甲基吡啶与冰乙酸和双氧水反应，反应温度为61℃，反应时间18h，所述4-甲基吡啶、冰乙酸、双氧水的摩尔比为1:3.6:3.2，得到4-吡啶氮氧化物；
所述4-吡啶氮氧化物与醋酐反应，反应温度为91℃，反应时间为4h，所述4-吡啶氮氧化物与醋酐的摩尔比为1:2.4，得到乙酸-4-吡啶甲酯；
所述乙酸-4-吡啶甲酯与氢氧化钾溶液反应，反应时间为6h,所述乙酸-4-吡啶甲酯与氢氧化钾的摩尔比为1:1.6，反应得到4-吡啶甲醇；
所述4-吡啶甲醇冰水冷却加入PCC，所述4-吡啶甲醇与PCC的摩尔比为1:2.4，温度为3℃；然后在室温下反应，温度为22摄氏度，通过薄层色谱监控至反应完全。
5.按照权利要求3所述的一种4-吡啶甲醛的合成方法，其特征在于：
所述4-甲基吡啶与冰乙酸和双氧水反应，反应温度为72℃，反应时间13h，所述4-甲基吡啶、冰乙酸、双氧水的摩尔比为1:3.7:2.5，得到4-吡啶氮氧化物；
所述4-吡啶氮氧化物与醋酐反应，反应温度为92℃，反应时间为5h，所述4-吡啶氮氧化物与醋酐的摩尔比为1:2.6，得到乙酸-4-吡啶甲酯；
所述乙酸-4-吡啶甲酯与氢氧化钾溶液反应，反应时间为5h,所述乙酸-4-吡啶甲酯与氢氧化钾的摩尔比为1:2.1，反应得到4-吡啶甲醇；
所述4-吡啶甲醇冰水冷却加入PCC，所述4-吡啶甲醇与PCC的摩尔比为1:3.2，温度为4℃；然后在室温下反应，温度为25摄氏度，通过薄层色谱监控至反应完全。
6.按照权利要求3所述的一种4-吡啶甲醛的合成方法，其特征在于：
所述4-甲基吡啶与冰乙酸和双氧水反应，反应温度为70℃，反应时间15h，所述4-甲基吡啶、冰乙酸、双氧水的摩尔比为1:4.2:3.5，得到4-吡啶氮氧化物；
所述4-吡啶氮氧化物与醋酐反应，反应温度为91℃，反应时间为4h，所述4-吡啶氮氧化物与醋酐的摩尔比为1:3.3，得到乙酸-4-吡啶甲酯；
所述乙酸-4-吡啶甲酯与氢氧化钾溶液反应，反应时间为5h,所述乙酸-4-吡啶甲酯与氢氧化钾的摩尔比为1:1.7，反应得到4-吡啶甲醇；
所述4-吡啶甲醇中加入四甲基哌啶、溴化钠和碳酸氢钠氧化体系，所述4-吡啶甲醇、四甲基哌啶、溴化钠和碳酸氢钠的摩尔比为22:1.2:2.3:9.7；所述控制反应体系温度为5℃；通过三用紫外分析仪监控至反应完全。
7.按照权利要求4-6中任一项所述的一种3-吡啶甲醛的合成方法，其特征在于：
所述氢氧化钾溶液的质量百分比为20％。
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