[发明专利]一种2,2'-联吡啶-4,4'-二甲酸的合成方法

说明书

技术领域

本发明属于合成化学领域，具体涉及一种2，2′-联吡啶-4，4′-二甲酸的合成方法。

背景技术

2，2′-联吡啶及其衍生物是一类具有广泛用途的化合物，可以用作医药中间体，也可以用作合成染料敏化太阳电池中的敏化剂的关键原料。

联吡啶及其衍生物是一类很重要的化工和药物中间体，能与许多金属离子反应生成金属配合物。因其与金属离子有很强的配合能力，这类配体已成为配位化学中应用最广泛的螯合配体之一。这类化合物有很广泛的应用，如太阳能转换、药物、杀虫剂、电致发光等。

2，2’-联吡啶-4，4’-二甲酸的结构如下：

Nathalie Garelli和Pierre Vierling(J.Org.Chem.1992，57，3046-3051)报道了一种2，2′-联吡啶-4，4′-二甲酸的合成方法，是用4，4′-二甲基-2，2′-联吡啶在CrO₃/H₂SO₄条件下氧化生成2，2′-联吡啶-4，4′-二甲酸。虽然能合成目标产物，但是此方法原料成本高，反应溶液有强氧化性，生成物中的铬化合物污染大，对环境影响大，不适合大规模生产。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种2，2′-联吡啶-4，4′-二甲酸的合成方法。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种2，2′-联吡啶-4，4′-二甲酸的合成方法，包括以下步骤：

(1)将异烟酸与甲醇酯化生成4-吡啶甲酸甲酯，保护羧基在后续反应中不被破坏；

(2)将4-吡啶甲酸甲酯与双氧水和醋酸反应生成氮氧化物吡啶甲酸甲酯，活化吡啶环上的2位，使其容易被氯取代；

(3)将氮氧化物吡啶甲酸甲酯与三卤氧磷生成2-卤-4-吡啶甲酸甲酯；

(4)将2-氯-4-吡啶甲酸甲酯在催化剂条件下生成2，2′-联吡啶-4，4′-二甲酸甲酯；

(5)将2，2′-联吡啶-4，4′-二甲酸甲酯水解生成2，2′-联吡啶-4，4′-二甲酸。

所述步骤(1)为：将异烟酸和甲醇加入到反应容器中，控制温度在零度以下以免反应放热升温过快，边搅拌边向反应容器中逐滴加入SOCl₂加快酯化反应的进行，滴加完，再搅拌10-40个小时，溶液变澄清，随后分离出目的产物4-吡啶甲酸甲酯。

所述异烟酸与甲醇的质量比为1∶4～5，所述异烟酸与SOCl₂的摩尔比为1∶1～2。

步骤(1)反应式为：

所述步骤(2)为：将4-吡啶甲酸甲酯、双氧水加入到反应容器中，加入醋酸提供酸性环境以促进氧化反应的进行，在温度为30～80℃下搅拌10～40小时。反应完毕后加入活性炭破坏剩余的过氧化氢，过滤除去剩余的活性炭。向滤液中加入碳酸钠中和过量的醋酸，得到大量固体，用乙酸乙酯清洗后蒸干即得到目的产物氮氧化物吡啶甲酸甲酯。

所述双氧水为质量分数为30％的双氧水，4-吡啶甲酸甲酯、双氧水和醋酸的质量比为1∶1.5∶2。

步骤(2)反应式为：

所述步骤(3)为：将氮氧化物吡啶甲酸甲酯和三卤氧磷加入到反应容器中，在温度为50～150℃下搅拌回流3～20小时，随后将所得溶液分离出目的产物2-氯-4-吡啶甲酸甲酯。

所述氮氧化物吡啶甲酸甲酯和三卤氧磷的摩尔比为1∶4。

步骤(3)反应式为：

所述步骤(4)为：将催化剂混合物和DMF加入到反应容器中，氮气保护，温度为45℃～55℃，搅拌5～30分钟，使催化剂充分活化。加入2-卤-4-吡啶甲酸甲酯，搅拌回流2～10小时，TLC检测跟踪反应至反应终点，随后分离出目的产物2，2′-联吡啶-4，4′-二甲酸甲酯。

所述催化剂混合物为六水合二氯化镍、三苯基磷和锌粉的混合物，其摩尔比为六水合二氯化镍∶三苯基磷∶锌粉＝1∶2～6∶2～6。

所述催化剂与DMF的质量比为1∶3，所述催化剂与2-卤-4-吡啶甲酸甲酯的摩尔比为1∶1。

步骤(4)反应式如下：

步骤(5)反应式如下：

本发明2，2’-联吡啶-4，4’-二羧酸的合成工艺特点：

1.原料廉价易得，可以降低成本；

2.反应条件温和；

3.生产污染小，对环境影响低。

运用此方法合成2，2′-联吡啶-4，4′-二甲酸，可降低生产成本，可扩大到工业生产。

具体实施方式