一種2,3-吡嗪二甲酸的合成方法

2023-11-09 09:53:17

專利名稱：一種2,3-吡嗪二甲酸的合成方法
技術領域：
本發明涉及一種2，3-吡嗪二甲酸的合成方法。
背景技術：
2，3_吡嗪二甲酸是抗結核病藥物吡嗪醯胺的中間體，並廣泛的用於農業化學品生 產、醫藥品合成、食品加工和化妝品等行業。吡嗪二甲酸還是一個很好的橋聯配體，能與多 種金屬如過渡金屬和稀土元素配位，是一種常用的配合試劑。傳統的吡嗪二羧酸的合成方 法為高錳酸鉀氧化喹喔啉，濃鹽酸酸化，再用丙酮萃取或低溫冷卻結晶。高錳酸鉀氧化法反 應劇烈，會產生大量的「錳泥」，對環境汙染比較嚴重；用丙酮萃取，產品後處理過程繁瑣。

發明內容
本發明要解決的技術問題在於提供一種對環境友好、反應條件溫和的吡嗪二甲酸 的合成方法。為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案如下一種結構如式(I)所示的2，3-吡嗪二甲酸的合成方法，其特徵在於所述的合成方 法為以結構如式(II)所示的喹喔啉為原料，以水為溶劑，以氯酸鈉為氧化劑，在硫酸銅/ 濃硫酸的酸性體系中，於40 150°C充分攪拌反應，反應結束後所得產物喹喔啉銅固體經 後處理得的2，3-吡嗪二甲酸； 進一步，本發明所述的喹喔啉、氯酸鈉、硫酸銅、濃硫酸的投料物質的量比為 1 2 8 0.5 2 0.6 6，優選為1 3 5 0. 5 1. 5 0. 6 3，更優選 1 3 5 1 1. 5 o具體的，本發明所述的合成方法包括以下步驟往反應容器中依次加入水、濃硫 酸、五水硫酸銅，升溫至40 50°C後加入喹喔啉，然後加入氯酸鈉，投料完畢後於50 150°C反應5 15h ；反應結束後，所得反應產物喹喔啉銅固體經後處理得2，3-吡嗪二甲酸。進一步，由於反應有氣體生成，為避免噴料現象，優選以分批的方式加入氯酸鈉， 如分成5 15批次加入。進一步，投料完畢後優選於80 110°C進行反應。進一步，投料完畢後優選反應時間為8 12h。進一步，加入喹喔啉後，優選升溫至80 90°C分批加入氯酸鈉。
本發明所述的後處理包括如下步驟反應結束後，過濾得到喹喔啉銅固體，喹喔啉 銅固體經鹼解、酸化、抽濾得2，3_吡嗪二甲酸粗產品，2，3_吡嗪二甲酸粗產品經精製後得 2，3-吡嗪二甲酸。進一步，所述的「鹼解」具體為將喹喔啉銅固體加入到氫氧化鈉溶液 或氫氧化鉀溶液(優選氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液的質量濃度在5 55%)中，升溫至 70 80°C，恆溫反應1 5小時，趁熱抽濾，得鹼解反應濾液。所述的「酸化」具體為將 鹼解反應濾液冰浴冷卻，用濃鹽酸酸化，析出固體，抽濾，得2，3_吡嗪二甲酸粗品。所述的 「精製」具體為將2，3-吡嗪二甲酸粗品溶於氫氧化鈉溶液(優選氫氧化鈉溶液的質量濃度 為10 30% )中，充分攪拌後抽濾，往所得濾液中加入濃鹽酸酸化，析出固體，抽濾，得2， 3-吡嗪二甲酸固體。本發明具體推薦所述的合成方法按照如下步驟進行往反應容器中依次加入水、 濃硫酸、五水硫酸銅，升溫至40 50°C，加入喹喔啉，升溫至80 90°C，分5 15批加入 氯酸鈉，投料完畢後於80 110°C反應8 12h ；反應結束後，抽濾得到喹喔啉銅固體，將喹 喔啉銅固體加入到氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液中，升溫至70 80°C，恆溫反應1 5小 時，趁熱抽濾，得鹼解反應濾液；將鹼解反應濾液冰浴冷卻，用濃鹽酸酸化，析出固體，抽濾， 得2，3-吡嗪二甲酸粗品；再將2，3-吡嗪二甲酸粗品溶於氫氧化鈉溶液中，充分攪拌後抽 濾，往所得濾液中加入濃鹽酸酸化，析出固體，抽濾，得2，3-吡嗪二甲酸固體。。與現有技術相比，本發明用氯酸鈉作為氧化劑氧化喹喔啉，反應比較溫和，反應溫 度適中，容易控制，反應生成的少量氣體可用鹼液吸收，減少了對環境的汙染。
具體實施例方式下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，但本發明的保護範圍不僅限於此實施例1 2，3_吡嗪二甲酸的合成在100mL 三口燒瓶中依次加入 20mL 水、2. 4mL(0. 045mol)濃硫酸、7. 5g(0. 03mol) 五水硫酸銅，加熱攪拌，升溫至40 50°C，加入3. 9g(0. 03mol)喹喔啉，繼續升溫至50°C， 分5批加入9. 6g(0. 09mol)氯酸鈉。投料結束後，維持反應液溫度在80°C左右，反應10h。 冷卻，抽濾，得綠色的喹喔啉銅固體。將喹喔啉銅固體和25mL50 %氫氧化鈉溶液加到三口 燒瓶中，升溫至70 80°C，恆溫反應3h。趁熱抽濾，得鹼解反應濾液。將鹼解反應濾液倒 入燒杯中，冰浴冷卻，邊攪拌邊滴加濃鹽酸直至溶液PH為1，繼續攪拌lh，抽濾，得2，3_吡 嗪二甲酸粗品。將2，3_吡嗪二甲酸粗品溶於30%氫氧化鈉溶液中，常溫攪拌2h，抽濾，在 濾液中加入濃鹽酸至PH為1時抽濾，得2. 03g白色2，3-吡嗪二甲酸固體，收率40.3%，熔 點:186°Co實施例2 2，3_吡嗪二甲酸的合成在100mL 三口燒瓶中依次加入 20mL 水、2. 4mL(0. 045mol)濃硫酸、7. 5g(0. 03mol) 五水硫酸銅，加熱攪拌，升溫至40 50°C，加入3. 9g(0. 03mol)喹喔啉，繼續升溫至80°C， 分5批加入11.2g(0. 105mol)氯酸鈉。投料結束後，維持反應液溫度在80°C左右，反應10h。 冷卻，抽濾，得綠色的喹喔啉銅固體。將喹喔啉銅固體和25mL50%氫氧化鈉溶液加到三口燒 瓶中，升溫至70 80°C，恆溫反應3h。趁熱抽濾，得鹼解反應濾液。將鹼解反應濾液倒入 燒杯中，冰浴冷卻，邊攪拌邊滴加濃鹽酸直至溶液PH為1，繼續攪拌lh，抽濾，得2，3_吡嗪 二甲酸粗品。將2，3-吡嗪二甲酸粗品溶於氫氧化鈉溶液中，常溫攪拌2h，抽濾，在濾液中加入濃鹽酸至PH為1時抽濾，得2. 48g白色2，3-吡嗪二甲酸固體，收率49. 2%，熔點186°C。實施例3 2，3_吡嗪二甲酸的合成在100mL 三口燒瓶中依次加入 20mL 水、2. 4mL(0. 045mol)濃硫酸、7. 5g(0. 03mol) 五水硫酸銅，加熱攪拌，升溫至40 50°C，加入3. 9g(0. 03mol)喹喔啉，繼續升溫至80°C， 分5批加入12.8g(0. 12mol)氯酸鈉。投料結束後，維持反應液溫度在80°C左右，反應10h。 冷卻，抽濾，得綠色的喹喔啉銅固體。將喹喔啉銅固體和25mL50%氫氧化鈉溶液加到三口燒 瓶中，升溫至70 80°C，恆溫反應3h。趁熱抽濾，得鹼解反應濾液。將鹼解反應濾液倒入 燒杯中，冰浴冷卻，邊攪拌邊滴加濃鹽酸直至溶液PH為1，繼續攪拌lh，抽濾，得2，3_吡嗪 二甲酸粗品。將2，3-吡嗪二甲酸粗品溶於氫氧化鈉溶液中，常溫攪拌2h，抽濾，在濾液中加 入濃鹽酸至PH為1時抽濾，得2. 44g白色2，3-吡嗪二甲酸固體，收率48. 4%，熔點186°C。實施例4 2，3-吡嗪二甲酸的合成在100mL 三口燒瓶中依次加入 20mL 水、2. 4mL(0. 045mol)濃硫酸、7. 5g(0. 03mol) 五水硫酸銅，加熱攪拌，升溫至40 50°C，加入3. 9g(0. 03mol)喹喔啉，繼續升溫至80°C， 分5批加入16g(0. 15mol)氯酸鈉。投料結束後，維持反應液溫度在80°C左右，反應10h。冷 卻，抽濾，得綠色的喹喔啉銅固體。將喹喔啉銅固體和25mL50%氫氧化鈉溶液加到三口燒瓶 中，升溫至70 80°C，恆溫反應3h。趁熱抽濾，得鹼解反應濾液。將鹼解反應濾液倒入燒 杯中，冰浴冷卻，邊攪拌邊滴加濃鹽酸直至溶液PH為1，繼續攪拌lh，抽濾，得2，3_吡嗪二 甲酸粗品。將2，3-吡嗪二甲酸粗品溶於氫氧化鈉溶液中，常溫攪拌2h，抽濾，在濾液中加入 濃鹽酸至PH為1時抽濾，得2. 30g白色2，3-吡嗪二甲酸固體，收率40. 3%，熔點186°C。實施例5 2，3-吡嗪二甲酸的合成在100mL 三口燒瓶中依次加入 20mL 水、2. 4mL(0. 045mol)濃硫酸、7. 5g(0. 03mol) 五水硫酸銅，加熱攪拌，升溫至40 50°C，加入3. 9g(0. 03mol)喹喔啉，繼續升溫至90°C， 分5批加入11.2g(0. 105mol)氯酸鈉。投料結束後，維持反應液溫度在50°C左右，反應15h。 冷卻，抽濾，得綠色的喹喔啉銅固體。將喹喔啉銅固體和25mL50%氫氧化鈉溶液加到三口燒 瓶中，升溫至70 80°C，恆溫反應3h。趁熱抽濾，得鹼解反應濾液。將鹼解反應濾液倒入 燒杯中，冰浴冷卻，邊攪拌邊滴加濃鹽酸直至溶液PH為1，繼續攪拌lh，抽濾，得2，3_吡嗪 二甲酸粗品。將2，3-吡嗪二甲酸粗品溶於氫氧化鈉溶液中，常溫攪拌2h，抽濾，在濾液中加 入濃鹽酸至PH為1時抽濾，得2. 6g白色2，3-吡嗪二甲酸固體，收率51.6%，熔點186°C。實施例6 2，3-吡嗪二甲酸的合成在100mL 三口燒瓶中依次加入 20mL 水、2. 4mL(0. 045mol)濃硫酸、7. 5g(0. 03mol) 五水硫酸銅，加熱攪拌，升溫至40 50°C，加入3. 9g(0. 03mol)喹喔啉，繼續升溫至90°C 時，分5批加入11.2g(0. 105mol)氯酸鈉。投料結束後，維持反應液溫度在100°C左右，反 應8h。冷卻，抽濾，得綠色的喹喔啉銅固體。將喹喔啉銅固體和25mL50%氫氧化鈉溶液加 到三口燒瓶中，升溫至70 80°C，恆溫反應3h。趁熱抽濾，得鹼解反應濾液。將鹼解反應 濾液倒入燒杯中，冰浴冷卻，邊攪拌邊滴加濃鹽酸直至溶液PH為1，繼續攪拌lh，抽濾，得2， 3-吡嗪二甲酸粗品。將2，3-吡嗪二甲酸粗品溶於氫氧化鈉溶液中，常溫攪拌2h，抽濾，在 濾液中加入濃鹽酸至PH為1時抽濾，得2. 8g白色2，3-吡嗪二甲酸固體，收率55. 57%，熔 點:186°Co實施例7 2，3-吡嗪二甲酸的合成
在 100mL 三口燒瓶中依次加入 20mL 水、2. 4mL(0. 045mol)濃硫酸、7. 5g(0. 03mol) 五水硫酸銅，加熱攪拌，升溫至40 50°C，加入3. 9g(0. 03mol)喹喔啉，繼續升溫至90°C 時，分5批加入11.2g(0. 105mol)氯酸鈉。投料結束後，維持反應液溫度在150°C左右，反 應5h。冷卻，抽濾，得綠色的喹喔啉銅固體。將喹喔啉銅固體和25mL50%氫氧化鈉溶液加 到三口燒瓶中，升溫至70 80°C，恆溫反應3h。趁熱抽濾，得鹼解反應濾液。將鹼解反應 濾液倒入燒杯中，冰浴冷卻，邊攪拌邊滴加濃鹽酸直至溶液PH為1，繼續攪拌lh，抽濾，得2， 3-吡嗪二甲酸粗品。將2，3-吡嗪二甲酸粗品溶於氫氧化鈉溶液中，常溫攪拌2h，抽濾，在 濾液中加入濃鹽酸至PH為1時抽濾，得2. 7g白色2，3-吡嗪二甲酸固體，收率53.6%，熔 點:186°Co
權利要求
一種結構如式(Ⅰ)所示的2，3-吡嗪二甲酸的合成方法，其特徵在於所述的合成方法為以結構如式(Ⅱ)所示的喹喔啉為原料，以水為溶劑，以氯酸鈉為氧化劑，在硫酸銅/濃硫酸的酸性體系中，於40～150℃充分攪拌反應，反應結束後所得產物喹喔啉銅經後處理得2，3-吡嗪二甲酸；FDA0000022895380000011.tif
2.如權利要求1所述的2，3_吡嗪二甲酸的合成方法，其特徵在於所述的喹喔啉、氯酸 鈉、硫酸銅、濃硫酸的投料物質的量比為1 2 8 0.5 2 0.6 6。
3.如權利要求2所述的2，3-吡嗪二甲酸的合成方法，其特徵在於所述的合成方法包 括以下步驟往反應容器中依次加入水、濃硫酸、五水硫酸銅，升溫至40 50°C後加入喹喔 啉，然後加入氯酸鈉，投料完畢後於50 150°C反應5 15h ；反應結束後，所得反應產物喹 喔啉銅固體經後處理得2，3-吡嗪二甲酸。
4.如權利要求3所述的2，3-吡嗪二甲酸的合成方法，其特徵在於投料完畢後於80 110°C進行反應。
5.如權利要求4所述的2，3-吡嗪二甲酸的合成方法，其特徵在於投料完畢後於80 110°c反應 8 12h。
6.如權利要求3所述的2，3_吡嗪二甲酸的合成方法，其特徵在於加入喹喔啉後，升溫 至80 90°C分批加入氯酸鈉。
7.如權利要求1 6之一所述的2，3-吡嗪二甲酸的合成方法，其特徵在於所述的後處 理包括如下步驟反應結束後，過濾得到喹喔啉銅固體，喹喔啉銅固體經鹼解、酸化、抽濾得 2,3-吡嗪二甲酸粗產品，2，3_吡嗪二甲酸粗產品經精製後得2，3_吡嗪二甲酸。
8.如權利要求7所述的2，3-吡嗪二甲酸的合成方法，其特徵在於所述的後處理按照如 下步驟進行反應結束後，過濾得到喹喔啉銅固體，將喹喔啉銅固體加入到氫氧化鈉溶液或 氫氧化鉀溶液中，升溫至70 80°C，恆溫反應1 5小時，趁熱抽濾，得鹼解反應濾液；將 鹼解反應濾液冰浴冷卻，用濃鹽酸酸化，析出固體，抽濾，得2，3-吡嗪二甲酸粗品；再將2， 3-吡嗪二甲酸粗品溶於氫氧化鈉溶液中，充分攪拌後抽濾，往所得濾液中加入濃鹽酸酸化， 析出固體，抽濾，得2，3-吡嗪二甲酸固體。
9.如權利要求1所述的2，3-吡嗪二甲酸的合成方法，其特徵在於所述的合成方法按 照如下步驟進行往反應容器中依次加入水、濃硫酸、五水硫酸銅，升溫至40 50°C，加入 喹喔啉，升溫至80 90°C，分批加入氯酸鈉，投料完畢後於80 110°C反應8 12h ；反應 結束後，抽濾得到喹喔啉銅固體，喹喔啉銅固體加入到氫氧化鈉溶液或氫氧化鉀溶液中，升 溫至70 80°C，恆溫反應1 5小時，趁熱抽濾，得鹼解反應濾液；將鹼解反應濾液冰浴冷 卻，用濃鹽酸酸化，析出固體，抽濾，得2，3_吡嗪二甲酸粗品；再將2，3_吡嗪二甲酸粗品溶 於氫氧化鈉溶液中，充分攪拌後抽濾，往所得濾液中加入濃鹽酸酸化，析出固體，抽濾，得2， 3-吡嗪二甲酸固體。
全文摘要
本發明公開了一種結構如式(Ⅰ)所示的2，3-吡嗪二甲酸的合成方法，所述的合成方法為以結構如式(Ⅱ)所示的喹喔啉為原料，以水為溶劑，以氯酸鈉為氧化劑，在硫酸銅/濃硫酸的酸性體系中，於40～150℃充分攪拌反應，反應結束後所得產物喹喔啉銅固體經後處理得的2，3-吡嗪二甲酸。本發明用氯酸鈉作為氧化劑氧化喹喔啉，反應比較溫和，反應溫度適中，容易控制，反應生成的少量氣體可用鹼液吸收，減少了對環境的汙染。
文檔編號C07D241/24GK101875641SQ20101021469
公開日2010年11月3日 申請日期2010年6月30日 優先權日2010年6月30日
發明者孫莉, 張皓雪, 楊建榮, 胡香凝, 裴文, 鄭潔 申請人:浙江工業大學