微波辐射合成2，6-吡啶二甲酸二乙酯

徐本坡，康艳芳，汪敦佳，尚卷卷，魏 琼(湖北师范学院 化学与环境工程学院，湖北 黄石 435002)

自1986年Gedye R[1]等发现微波辐射可以促进有机反应以来，微波辐射技术在化学领域已经得到广泛应用，Dayal B等人已经将微波辐射技术成功应用于有机合成[2～5]。2，6-吡啶二甲酸二乙酯是一种重要的农药与有机反应中间体，其合成方法已有相关报道，如Singer A W[6]等采用2，6-吡啶二甲酸与二氯亚砜反应得到2，6-吡啶二甲酰氯，然后与无水乙醇反应1h得到产物；梅光泉[7]等采用2，6-吡啶二甲酸与无水乙醇在β-萘磺酸的催化下反应得到产物；张东方[8]等通过2，6-吡啶二甲酸与无水乙醇在浓硫酸的催化下反应10h，然后分水器分水7h得到产物。这些传统合成方法的缺点是操作复杂，反应时间过长，导致耗费能源过多等。在以上文献报道的基础上，本文采用微波辐射法制备了2，6-吡啶二甲酸二乙酯，合成路线如图1：

图1 合成路线

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

X-4数字显示显微熔点测定仪(温度未经校正)； MAS-I微波快速制样系统(上海新仪微波化学科技有限公司)； Niconet FT-IR 5700红外光谱仪(KBr压片，美国Thermo公司)； LCQ ADVANTAGE MAX质谱仪(美国Thermo Finnigan公司)； RE52-99型旋转蒸发仪(上海亚荣生化仪器厂)；2，6-吡啶二甲酸(98.7%，工业品)；无水乙醇(AR)；甲苯(AR)；浓硫酸(98%，AR)；饱和碳酸钠(AR)；无水硫酸镁(AR)；乙醚(AR)。

在单口烧瓶中，加入8.4g(0.05mol)2，6-吡啶二甲酸，70mL(1.2mol)无水乙醇，40mL甲苯，2mL(0.037mol)浓硫酸及磁力搅拌子，置入微波反应器中，接上回流装置，启动磁力搅拌，并设置微波功率为200W，时间30min，温度75℃.反应结束后减压蒸馏，除去多余乙醇和甲苯，用饱和碳酸钠调节溶液pH值至8～9，然后用乙醚(30mL×2)萃取，合并有机层后用无水硫酸镁干燥，过滤，滤液蒸除溶剂，冷却后得到白色晶体8.9g，产率为79.3%，m.p. 44℃～45℃(文献[6]: 42℃～43℃).

1.2 合成方法

2 结果和讨论

2.1 催化剂用量对收率的影响

取2，6-吡啶二甲酸8.4g，乙醇70mL，使n(乙醇)∶n(2,6-吡啶二甲酸)=24∶1，甲苯40mL，设定微波功率200W， 辐射时间30min，改变浓硫酸用量，考察催化剂加入量对收率的影响，实验结果如表1所示。

表1 催化剂用量对收率的影响

由表1可见，增加催化剂用量，收率随之提高，但当加入量超过2mL时，继续增加用量，收率反而有所下降。这是因为酯化反应是可逆反应，过量的浓硫酸对酯化反应不利，反而很可能产生副反应。因此，催化剂用量控制在2mL是最佳选择。

2.2 醇酸摩尔比对收率的影响

取2，6-吡啶二甲酸8.4g(0.05mol)，甲苯40mL，浓硫酸为2mL，设定微波功率200W，辐射时间30min，改变无水乙醇的量，考察醇酸配比对收率的影响，结果如表2所示。

表2 醇酸摩尔比对收率的影响

由表2数据可知，在一定范围内，增加醇酸配比有利于提高反应的收率，但是当乙醇加入过多时，收率又会渐渐下降，这是由于过量的乙醇降低了反应溶液中浓硫酸的浓度，因此，n(乙醇)∶n(2，6-吡啶二甲酸)=24∶1为最佳物料配比。

2.3 微波辐射时间对收率的影响

取2，6-吡啶二甲酸8.4g，乙醇70mL，使n(乙醇)∶n(2，6-吡啶二甲酸)=24∶1，甲苯40mL，浓硫酸2mL，设定微波功率200W，考察微波辐射时间对收率的影响，实验结果如表3所示。

表3 微波辐射时间对收率的影响

由表3可知，当反应时间较短时，收率随辐射时间延长而增加，达到79.3%后，继续延长辐射时间，反应收率无明显的增加，因此微波反应时间控制30min为宜。

2.4 微波辐射功率对收率的影响

取2，6-吡啶二甲酸8.4g，乙醇70mL，使n(乙醇)∶n(2，6-吡啶二甲酸)=24∶1，甲苯40mL，浓硫酸2mL，辐射时间30min，当微波辐射功率为100W时，反应结束后剩余大量2，6-吡啶二甲酸固体，反应收率低；当辐射功率为200W时，反应结束后无固体原料剩余，收率为79.3%；当辐射功率为300W时，反应溶液爆沸，不能进行操作。因此本实验设定微波辐射功率200W为宜。

2.5 验证性实验

选定最佳反应条件，即2，6-吡啶二甲酸8.4g，乙醇70mL，n(乙醇)∶n(2，6-吡啶二甲酸)=24∶1，甲苯40mL，浓硫酸2mL，辐射时间30min，辐射功率200W.进行了三组平行合成实验，得到产品的平均收率为79.0%.由此可见，本文研究的最佳反应条件稳定、重现性好。

2.6 2，6-吡啶二甲酸二乙酯的表征

MS(ESI):m/z=223.55[M+1]+、245.99[M+23]+；IR:2993cm-1是吡啶环C-H伸缩振动吸收峰,1730cm-1是酯键中C=O特征吸收峰，1316～1088cm-1是C-O-C酯谱带，这些特征均与2，6-吡啶二甲酸二乙酯的结构相符合。

3 结论

采用微波辐射法合成2，6-吡啶二甲酸二乙酯，得到最佳微波合成条件为:n(乙醇)∶n(2，6-吡啶二甲酸)=24∶1，浓硫酸2mL，辐射功率200W，反应时间30min，收率79.3%.该方法比常规加热酯化法反应速度快，节省时间，操作简便，具有较好的工业应用价值。

参考文献:

[1]Gedye R, Smith F, Westaway K, et al. The use of microwave ovens for rapid organic synthesis[J]. Tetrahedron Lett, 1986, 27(3):279～282.

[2]Dayal B, Rapole K R, Salen G, et al. Microwave-induced rapid synthesis of bile acid conjugates[J]. Synlett, 1995, (8):861～862．

[3]Puciova M, Ertl P, Toma S. Synthesis of ferrocenyl substituted heterocycles:the beneficial effect of the microwave irradiation[J]. Collect Czech Chem Commun, 1994, 59(1):175～185.

[4]朱正江, 常勇慧, 应汉杰, 等. 微波法常压合成间苯二甲酸二乙酯[J]. 南京工业大学学报, 2002, 24(6):88～90.

[5]蔡 蒲, 陶建伟, 丁 蕙, 等. 苯甲酸甲酯微波合成研究[J]. 化学世界, 2006, 47(12):746～748.

[6]Singer A W, Mcelvain S M. Relative reactivities of certain 2-and 2,6-substituted piperidines[J]. J Am Chem Soc, 1935, 57(6):1135～1137.

[7]梅光泉. 2,6-二乙酰基吡啶合成方法的改进[J]. 广东药学院学报, 2001, 17(3):166～167.

[8]张东方, 谢光勇. 2,6-二乙酰基吡啶的合成[J]. 化学试剂, 2008, 30(1):49～50.