徐本坡，康艷芳，汪敦佳，尚卷卷，魏 瓊(湖北師范學(xué)院 化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，湖北 黃石 435002)

自1986年Gedye R[1]等發(fā)現(xiàn)微波輻射可以促進(jìn)有機(jī)反應(yīng)以來(lái)，微波輻射技術(shù)在化學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，Dayal B等人已經(jīng)將微波輻射技術(shù)成功應(yīng)用于有機(jī)合成[2～5]。2，6-吡啶二甲酸二乙酯是一種重要的農(nóng)藥與有機(jī)反應(yīng)中間體，其合成方法已有相關(guān)報(bào)道，如Singer A W[6]等采用2，6-吡啶二甲酸與二氯亞砜反應(yīng)得到2，6-吡啶二甲酰氯，然后與無(wú)水乙醇反應(yīng)1h得到產(chǎn)物；梅光泉[7]等采用2，6-吡啶二甲酸與無(wú)水乙醇在β-萘磺酸的催化下反應(yīng)得到產(chǎn)物；張東方[8]等通過(guò)2，6-吡啶二甲酸與無(wú)水乙醇在濃硫酸的催化下反應(yīng)10h，然后分水器分水7h得到產(chǎn)物。這些傳統(tǒng)合成方法的缺點(diǎn)是操作復(fù)雜，反應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致耗費(fèi)能源過(guò)多等。在以上文獻(xiàn)報(bào)道的基礎(chǔ)上，本文采用微波輻射法制備了2，6-吡啶二甲酸二乙酯，合成路線(xiàn)如圖1：

圖1 合成路線(xiàn)

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

X-4數(shù)字顯示顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀(溫度未經(jīng)校正)； MAS-I微波快速制樣系統(tǒng)(上海新儀微波化學(xué)科技有限公司)； Niconet FT-IR 5700紅外光譜儀(KBr壓片，美國(guó)Thermo公司)； LCQ ADVANTAGE MAX質(zhì)譜儀(美國(guó)Thermo Finnigan公司)； RE52-99型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠(chǎng))；2，6-吡啶二甲酸(98.7%，工業(yè)品)；無(wú)水乙醇(AR)；甲苯(AR)；濃硫酸(98%，AR)；飽和碳酸鈉(AR)；無(wú)水硫酸鎂(AR)；乙醚(AR)。

在單口燒瓶中，加入8.4g(0.05mol)2，6-吡啶二甲酸，70mL(1.2mol)無(wú)水乙醇，40mL甲苯，2mL(0.037mol)濃硫酸及磁力攪拌子，置入微波反應(yīng)器中，接上回流裝置，啟動(dòng)磁力攪拌，并設(shè)置微波功率為200W，時(shí)間30min，溫度75℃.反應(yīng)結(jié)束后減壓蒸餾，除去多余乙醇和甲苯，用飽和碳酸鈉調(diào)節(jié)溶液pH值至8～9，然后用乙醚(30mL×2)萃取，合并有機(jī)層后用無(wú)水硫酸鎂干燥，過(guò)濾，濾液蒸除溶劑，冷卻后得到白色晶體8.9g，產(chǎn)率為79.3%，m.p. 44℃～45℃(文獻(xiàn)[6]: 42℃～43℃).

1.2 合成方法

2 結(jié)果和討論

2.1 催化劑用量對(duì)收率的影響

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，設(shè)定微波功率200W， 輻射時(shí)間30min，改變濃硫酸用量，考察催化劑加入量對(duì)收率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 催化劑用量對(duì)收率的影響

由表1可見(jiàn)，增加催化劑用量，收率隨之提高，但當(dāng)加入量超過(guò)2mL時(shí)，繼續(xù)增加用量，收率反而有所下降。這是因?yàn)轷セ磻?yīng)是可逆反應(yīng)，過(guò)量的濃硫酸對(duì)酯化反應(yīng)不利，反而很可能產(chǎn)生副反應(yīng)。因此，催化劑用量控制在2mL是最佳選擇。

2.2 醇酸摩爾比對(duì)收率的影響

取2，6-吡啶二甲酸8.4g(0.05mol)，甲苯40mL，濃硫酸為2mL，設(shè)定微波功率200W，輻射時(shí)間30min，改變無(wú)水乙醇的量，考察醇酸配比對(duì)收率的影響，結(jié)果如表2所示。

表2 醇酸摩爾比對(duì)收率的影響

由表2數(shù)據(jù)可知，在一定范圍內(nèi)，增加醇酸配比有利于提高反應(yīng)的收率，但是當(dāng)乙醇加入過(guò)多時(shí)，收率又會(huì)漸漸下降，這是由于過(guò)量的乙醇降低了反應(yīng)溶液中濃硫酸的濃度，因此，n(乙醇)∶n(2，6-吡啶二甲酸)=24∶1為最佳物料配比。

2.3 微波輻射時(shí)間對(duì)收率的影響

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，濃硫酸2mL，設(shè)定微波功率200W，考察微波輻射時(shí)間對(duì)收率的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 微波輻射時(shí)間對(duì)收率的影響

由表3可知，當(dāng)反應(yīng)時(shí)間較短時(shí)，收率隨輻射時(shí)間延長(zhǎng)而增加，達(dá)到79.3%后，繼續(xù)延長(zhǎng)輻射時(shí)間，反應(yīng)收率無(wú)明顯的增加，因此微波反應(yīng)時(shí)間控制30min為宜。

2.4 微波輻射功率對(duì)收率的影響

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，濃硫酸2mL，輻射時(shí)間30min，當(dāng)微波輻射功率為100W時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后剩余大量2，6-吡啶二甲酸固體，反應(yīng)收率低；當(dāng)輻射功率為200W時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后無(wú)固體原料剩余，收率為79.3%；當(dāng)輻射功率為300W時(shí)，反應(yīng)溶液爆沸，不能進(jìn)行操作。因此本實(shí)驗(yàn)設(shè)定微波輻射功率200W為宜。

2.5 驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)

選定最佳反應(yīng)條件，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，濃硫酸2mL，輻射時(shí)間30min，輻射功率200W.進(jìn)行了三組平行合成實(shí)驗(yàn)，得到產(chǎn)品的平均收率為79.0%.由此可見(jiàn)，本文研究的最佳反應(yīng)條件穩(wěn)定、重現(xiàn)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是吡啶環(huán)C-H伸縮振動(dòng)吸收峰,1730cm-1是酯鍵中C=O特征吸收峰，1316～1088cm-1是C-O-C酯譜帶，這些特征均與2，6-吡啶二甲酸二乙酯的結(jié)構(gòu)相符合。

3 結(jié)論

采用微波輻射法合成2，6-吡啶二甲酸二乙酯，得到最佳微波合成條件為:n(乙醇)∶n(2，6-吡啶二甲酸)=24∶1，濃硫酸2mL，輻射功率200W，反應(yīng)時(shí)間30min，收率79.3%.該方法比常規(guī)加熱酯化法反應(yīng)速度快，節(jié)省時(shí)間，操作簡(jiǎn)便，具有較好的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。

參考文獻(xiàn):

[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, 應(yīng)漢杰, 等. 微波法常壓合成間苯二甲酸二乙酯[J]. 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2002, 24(6):88～90.

[5]蔡 蒲, 陶建偉, 丁 蕙, 等. 苯甲酸甲酯微波合成研究[J]. 化學(xué)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?；拎ず铣煞椒ǖ母倪M(jìn)[J]. 廣東藥學(xué)院學(xué)報(bào), 2001, 17(3):166～167.

[8]張東方, 謝光勇. 2,6-二乙?；拎さ暮铣蒣J]. 化學(xué)試劑, 2008, 30(1):49～50.