CN109748861A

CN109748861A - 一种1,1’-二甲基-2,2’-二酮-4,4’-联吡啶的制备方法

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Publication number: CN109748861A
Application number: CN201910140483.8A
Authority: CN
Inventors: 贠克明; 王显连; 马红娟; 王颖; 路玉平; 尉志文; 苏红亮; 张潮; 贾娟; 王乐乐; 王锐利
Original assignee: Shanxi Medical University
Current assignee: Shanxi Medical University
Priority date: 2019-02-18
Filing date: 2019-02-18
Publication date: 2019-05-14

Abstract

本发明公开了一种1，1′‑二甲基‑2，2′‑二酮‑4，4′‑联吡啶的制备方法，包括以下步骤：(1)将4‑溴‑1‑甲基吡啶‑2‑酮溶于DMSO中，搅拌均匀后，依次加入醋酸钾、联硼酸频那醇酯和Pd(dppf)₂Cl₂，氮气保护下，回流过夜，通过TLC点板检测反应终点，后处理得到化合物I；(2)将步骤(1)得到的化合物I、4‑溴‑1‑甲基吡啶‑2‑酮、碳酸钠和四三苯基磷二氯化钯依次加入二氧六环的水溶液中，混合均匀，搅拌过夜，通过TLC点板检测反应终点，后处理即得到1，1′‑二甲基‑2，2′‑二酮‑4，4′‑联吡啶；本发明中的方法原料简单易得，反应步骤较少，产物收率较高，适于大规模工业化生产。

Description

一种1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶的制备方法

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶的制备方法。

背景技术

当今，缺电子的六元杂环化合物是一类非常重要的有机物，其中含氮杂环化合物，如吡啶以及吡啶衍生物是比较重要的一类。含氮杂环化合物由于其水溶性较大，结构稳定以及其独特的生物活性、低毒性和高内吸性，常被用于医药和农药的结构单元，广泛应用于医药、农药、染料和橡胶制品等工业领域。此外，含氮杂环化合物作为π电子共轭杂环和刚性平面的化合物，具有强烈的荧光效应，能用于染料和太阳能电池。太阳能电池作为一种清洁且环境无污染的新型电池，其研究对于环境保护具有重要的意义。吡啶是最基本、最典型的含氮六元杂环芳香化合物，吡啶以及吡啶衍生物被广泛作为太阳能电池光敏催化剂进行研究。研究结果表明，随着π电子共轭体系的增大，分子的荧光效应也会大大增强，可提高光电转换效率。因此合成吡啶的大共轭体系具有重要的意义。

专利104892494B公开了一种4，4′-二甲基-2，2′-联吡啶的制备方法，属于太阳能电池光敏催化剂的合成技术领域。本发明的技术方案要点为：(1)将4-甲基吡啶置于反应容器中并加入醋酸溶解，分两次加入质量浓度为30％的双氧水，然后于室温下进行氧化反应制得N-氧化吡啶；(2)加入钯碳催化剂并升温至60-80℃回流使N-氧化吡啶发生偶联反应，再加入三氯化磷进行脱氧，然后减压抽滤滤去不溶物，将滤液减压蒸去溶剂后得到白色晶体4，4′-二甲基-2，2′-联吡啶；该技术方案直接利用吡啶环上N原子被氧化的4-甲基吡啶氧化物作为中间体，再用钯碳催化偶联，用三氯化磷脱氧，省去了卤代吡啶的合成，节约了生产成本，而且该方法产率较高，适用于工业化生产。但2，2′-联吡啶衍生物与4，4′-联吡啶衍生物在结构上存在一定的差异，两者的合成方法不能通用，故仍需寻找一种新的合成方法，用于4，4′-联吡啶衍生物的合成。

发明内容

本发明的目的在于提供一种1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶的制备方法，该方法原料简单易得，反应步骤较少，产物收率较高，适于大规模工业化生产。

本发明提供的技术方案如下：

一种1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶的制备方法，包括以下步骤：

(1)将4-溴-1-甲基吡啶-2-酮溶于DMSO中，搅拌均匀后，依次加入醋酸钾、联硼酸频那醇酯和Pd(dppf)₂Cl₂，氮气保护下，回流过夜，通过TLC点板检测反应终点，后处理得到化合物I；

(2)将步骤(1)得到的化合物I、4-溴-1-甲基吡啶-2-酮、碳酸钠和四三苯基磷二氯化钯依次加入二氧六环的水溶液中，混合均匀，搅拌过夜，通过TLC点板检测反应终点，后处理即得到1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶。

优选地，步骤(1)中4-溴-1-甲基吡啶-2-酮、醋酸钾、联硼酸频那醇酯和Pd(dppf)₂Cl₂四者的质量比为(17～19)∶(13～15)∶(30～31)∶(7～8)。

优选地，步骤(1)中，回流过夜的温度为80～100℃。

优选地，步骤(1)中，每100ml的DMSO中，加入4-溴-1-甲基吡啶-2-酮的量为7～8g。

优选地，步骤(1)中所述的后处理为，将反应液流经硅胶柱进行分离，采用甲醇/二氯甲烷＝1/10～2/5(v/v)的混合溶液冲淋柱，分离得到化合物I，旋转蒸发仪蒸干除去有机溶剂即可。

优选地，步骤(2)中，化合物I、4-溴-1-甲基吡啶-2-酮、碳酸钠和四三苯基磷二氯化钯四者的质量比为(7～8)∶(6～7)∶(6～7)∶(2～3)；每100ml的二氧六环水溶液中，加入上述四种物质的总量为8～9.5g。

优选地，二氧六环水溶液中，二氧六环与水的体积比为：(4～5)∶1。

优选地，步骤(2)中，搅拌过夜的温度为80～100℃。

优选地，步骤(2)中，将反应液倒入水中，过滤得到粗品，粗品经硅胶柱进行分离，采用甲醇/二氯甲烷＝1/5～3/5(v/v)的混合溶液冲淋柱，得到的目的产物颜色为黄色，再经活性炭脱色，即得1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶。

与现有技术相比，本发明具有以下技术优势：

(1)本发明通过改变合成原料的种类，合成出官能团取代基的联吡啶衍生物，扩宽了联吡啶衍生物的合成途径，且实用性强。

(2)本发明制得的联吡啶衍生物回收率在50％以上，且目的产物为晶态，纯度很高，降低了生产成本和能耗；

(3)本发明中的反应体系简单，合成方法装置简易，制备工艺简单，原料来源广泛，廉价易得，且反应周期短，提高了车间设备利用率。

附图说明

图1为本发明中的实施例1所得目的产物的合成路线图

图2为本发明中的实施例1所得目的产物的HPLC图

图3为本发明中的实施例1所得目的产物的质谱图谱

图4为本发明中的实施例1所得目的产物的核磁共振图谱

具体实施方式

实施例1

(1)将18.6g4-溴-1-甲基吡啶-2-酮溶于的250 mL的DMSO，搅拌均匀后，依次加入14.8g醋酸钾、30.5g联硼酸频那醇酯和7.0g Pd(dppf)₂Cl₂，氮气保护下，80℃回流过夜，TLC点板检测反应终点，再将反应液流经硅胶柱进行分离，采用体积比为1∶10的甲醇和二氯甲烷的混合溶液冲淋柱，收集目的产物，旋转蒸发仪蒸干除去有机溶剂得到化合物I 9.0g。

(2)取步骤(1)得到的化合物I 7.05g以及6.2g4-溴-1-甲基吡啶-2-酮、6.3g碳酸钠和2.4g四三苯基磷二氯化钯依次溶于200mL二氧六环和40mL水中，80℃搅拌过夜，通过TLC点板检测反应终点，将反应液倒入水中，过滤得到粗品，粗品经硅胶柱进行分离，采用体积比为1∶5的甲醇和二氯甲烷的混合溶液冲淋柱，得到的目的产物颜色为黄色，再经活性炭脱色，即得1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶3.6 g，收率54.7％。

采用液相色谱仪对步骤(2)得到的纯品做色谱纯分析，操作条件为：硅胶色谱柱C25，2.5um，4.6x150mm，1ml/min，检测波长254nm，分析结果如图1，1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶的保留时间为8.185min，色谱纯度为98.37％。

采用质谱(ESI-MS)分析步骤(2)得到的纯品化合物，所测结果：[M+H]⁺为217.4，见图3；采用核磁1H-NMR(400MHz，DMSO-D6)分析步骤(2)得到的纯品，数据为δ7.78(d，2H)，6.70(s，2H)，6.52(m，2H)，3.41(s，6H)，3.71(d，1H)，3.51(m，3H)，3.03(s，2H)，1.46(s，6H)，见图4。

实施例2

(1)将18.2g4-溴-1-甲基吡啶-2-酮溶于的260 mL的DMSO，搅拌均匀后，依次加入14.1g醋酸钾、30.2g联硼酸频那醇酯和7.2g Pd(dppf)₂Cl₂，氮气保护下，90℃回流过夜，TLC点板检测反应终点，再将反应液流经硅胶柱进行分离，采用体积比为1∶5的甲醇和二氯甲烷的混合溶液冲淋柱，收集目的产物，旋转蒸发仪蒸干除去有机溶剂得到化合物I 9.1g。

(2)取步骤(1)得到的化合物I 7.5g以及6.5g4-溴-1-甲基吡啶-2-酮、6.2g碳酸钠和2.5g四三苯基磷二氯化钯依次溶于210mL二氧六环和50mL水中，90℃搅拌过夜，通过TLC点板检测反应终点，将反应液倒入水中，过滤得到粗品，粗品经硅胶柱进行分离，采用体积比为2∶5的甲醇和二氯甲烷的混合溶液冲淋柱，得到的目的产物颜色为黄色，再经活性炭脱色，即得1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶3.9 g，收率53.7％。

采用液相色谱仪对步骤(2)得到的纯品做色谱纯分析，操作条件为：硅胶色谱柱C25，2.5um，4.6x150mm，1ml/min，检测波长254nm，分析结果如图1，1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶的保留时间为8.21min，色谱纯度为98.5％。

采用质谱(ESI-MS)分析步骤(2)得到的纯品化合物，所测结果：[M+H]⁺为217.5，采用核磁1H-NMR(400MHz，DMSO-D6)分析步骤(2)得到的纯品，数据为δ7.81(d，2H)，6.72(s，2H)，6.55(m，2H)，3.40(s，6H)，3.72(d，1H)，3.53(m，3H)，3.12(s，2H)，1.42(s，6H)；因实施例2的鉴定图谱与实施例1相似，故不上传。

实施例3

(1)将17.8g4-溴-1-甲基吡啶-2-酮溶于的240 mL的DMSO，搅拌均匀后，依次加入13.9g醋酸钾、30.1g联硼酸频那醇酯和7.8g Pd(dppf)₂Cl₂，氮气保护下，100℃回流过夜，TLC点板检测反应终点，再将反应液流经硅胶柱进行分离，采用体积比为2∶5的甲醇和二氯甲烷的混合溶液冲淋柱，收集目的产物，旋转蒸发仪蒸干除去有机溶剂得到化合物I 9.3g。

(2)取步骤(1)得到的化合物I 7.8g以及6.6g4-溴-1-甲基吡啶-2-酮、6.8g碳酸钠和2.7g四三苯基磷二氯化钯依次溶于200mL二氧六环和50mL水中，100℃搅拌过夜，通过TLC点板检测反应终点，将反应液倒入水中，过滤得到粗品，粗品经硅胶柱进行分离，采用体积比为3∶5的甲醇和二氯甲烷的混合溶液冲淋柱，得到的目的产物颜色为黄色，再经活性炭脱色，即得1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶3.5 g，收率52.5％。

采用液相色谱仪对步骤(2)得到的纯品做色谱纯分析，操作条件为：硅胶色谱柱C25，2.5um，4.6x150mm，1ml/min，检测波长254nm，分析结果如图1，1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶的保留时间为8.191min，色谱纯度为98.22％。

采用质谱(ESI-MS)分析步骤(2)得到的纯品化合物，所测结果：[m+H]⁺为217.2，采用核磁1H-NMR(400MHz，DMSO-D6)分析步骤(2)得到的纯品，数据为δ7.72(d，2H)，6.88(s，2H)，6.49(m，2H)，3.43(s，6H)，3.75(d，1H)，3.56(m，3H)，3.12(s，2H)，1.45(s，6H)；因实施例3的鉴定图谱与实施例1相似，故不上传。

Claims

1.一种1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶的制备方法，其特征在于：步骤(1)中4-溴-1-甲基吡啶-2-酮、醋酸钾、联硼酸频那醇酯和Pd(dppf)₂Cl₂四者的质量比为(17～19)∶(13～15)∶(30～31)∶(7～8)。

3.根据权利要求1所述的一种1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，回流过夜的温度为80～100℃。

4.根据权利要求1所述的一种1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，每100ml的DMSO中，加入4-溴-1-甲基吡啶-2-酮的量为7～8g。

5.根据权利要求1所述的一种1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的后处理为，将反应液流经硅胶柱进行分离，采用甲醇/二氯甲烷＝1/10～2/5(v/v)的混合溶液冲淋柱，分离得到化合物I，旋转蒸发仪蒸干除去有机溶剂即可。

6.根据权利要求1所述的一种1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，化合物I、4-溴-1-甲基吡啶-2-酮、碳酸钠和四三苯基磷二氯化钯四者的质量比为(7～8)∶(6～7)∶(6～7)∶(2～3)；每100ml的二氧六环水溶液中，加入上述四种物质的总量为8～9.5g。

7.根据权利要求1所述的一种1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶的制备方法，其特征在于：二氧六环水溶液中，二氧六环与水的体积比为：(4～5)∶1。

8.根据权利要求1所述的一种1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，搅拌过夜的温度为80～100℃。

9.根据权利要求1所述的一种1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，将反应液倒入水中，过滤得到粗品，粗品经硅胶柱进行分离，采用甲醇/二氯甲烷＝1/5～3/5(v/v)的混合溶液冲淋柱，得到的目的产物颜色为黄色，再经活性炭脱色，即得1，1′-二甲基-2，2′-二酮-4，4′-联吡啶。