专利名称：一种2,3-吡嗪二甲酸的合成方法
技术领域：
本发明涉及一种2，3-吡嗪二甲酸的合成方法。
背景技术：
2，3_吡嗪二甲酸是抗结核病药物吡嗪酰胺的中间体，并广泛的用于农业化学品生 产、医药品合成、食品加工和化妆品等行业。吡嗪二甲酸还是一个很好的桥联配体，能与多 种金属如过渡金属和稀土元素配位，是一种常用的配合试剂。传统的吡嗪二羧酸的合成方 法为高锰酸钾氧化喹喔啉，浓盐酸酸化，再用丙酮萃取或低温冷却结晶。高锰酸钾氧化法反 应剧烈，会产生大量的“锰泥”，对环境污染比较严重；用丙酮萃取，产品后处理过程繁琐。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种对环境友好、反应条件温和的吡嗪二甲酸 的合成方法。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下一种结构如式(I)所示的2，3-吡嗪二甲酸的合成方法，其特征在于所述的合成方 法为以结构如式(II)所示的喹喔啉为原料，以水为溶剂，以氯酸钠为氧化剂，在硫酸铜/ 浓硫酸的酸性体系中，于40 150°C充分搅拌反应，反应结束后所得产物喹喔啉铜固体经 后处理得的2，3-吡嗪二甲酸； 进一步，本发明所述的喹喔啉、氯酸钠、硫酸铜、浓硫酸的投料物质的量比为 1 2 8 0.5 2 0.6 6，优选为1 3 5 0. 5 1. 5 0. 6 3，更优选 1 3 5 1 1. 5 o具体的，本发明所述的合成方法包括以下步骤往反应容器中依次加入水、浓硫 酸、五水硫酸铜，升温至40 50°C后加入喹喔啉，然后加入氯酸钠，投料完毕后于50 150°C反应5 15h ；反应结束后，所得反应产物喹喔啉铜固体经后处理得2，3-吡嗪二甲酸。进一步，由于反应有气体生成，为避免喷料现象，优选以分批的方式加入氯酸钠， 如分成5 15批次加入。进一步，投料完毕后优选于80 110°C进行反应。进一步，投料完毕后优选反应时间为8 12h。进一步，加入喹喔啉后，优选升温至80 90°C分批加入氯酸钠。
本发明所述的后处理包括如下步骤反应结束后，过滤得到喹喔啉铜固体，喹喔啉 铜固体经碱解、酸化、抽滤得2，3_吡嗪二甲酸粗产品，2，3_吡嗪二甲酸粗产品经精制后得 2，3-吡嗪二甲酸。进一步，所述的“碱解”具体为将喹喔啉铜固体加入到氢氧化钠溶液 或氢氧化钾溶液(优选氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液的质量浓度在5 55%)中，升温至 70 80°C，恒温反应1 5小时，趁热抽滤，得碱解反应滤液。所述的“酸化”具体为将 碱解反应滤液冰浴冷却，用浓盐酸酸化，析出固体，抽滤，得2，3_吡嗪二甲酸粗品。所述的 “精制”具体为将2，3-吡嗪二甲酸粗品溶于氢氧化钠溶液(优选氢氧化钠溶液的质量浓度 为10 30% )中，充分搅拌后抽滤，往所得滤液中加入浓盐酸酸化，析出固体，抽滤，得2， 3-吡嗪二甲酸固体。本发明具体推荐所述的合成方法按照如下步骤进行往反应容器中依次加入水、 浓硫酸、五水硫酸铜，升温至40 50°C，加入喹喔啉，升温至80 90°C，分5 15批加入 氯酸钠，投料完毕后于80 110°C反应8 12h ；反应结束后，抽滤得到喹喔啉铜固体，将喹 喔啉铜固体加入到氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中，升温至70 80°C，恒温反应1 5小 时，趁热抽滤，得碱解反应滤液；将碱解反应滤液冰浴冷却，用浓盐酸酸化，析出固体，抽滤， 得2，3-吡嗪二甲酸粗品；再将2，3-吡嗪二甲酸粗品溶于氢氧化钠溶液中，充分搅拌后抽 滤，往所得滤液中加入浓盐酸酸化，析出固体，抽滤，得2，3-吡嗪二甲酸固体。。与现有技术相比，本发明用氯酸钠作为氧化剂氧化喹喔啉，反应比较温和，反应温 度适中，容易控制，反应生成的少量气体可用碱液吸收，减少了对环境的污染。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不仅限于此实施例1 2，3_吡嗪二甲酸的合成在100mL 三口烧瓶中依次加入 20mL 水、2. 4mL(0. 045mol)浓硫酸、7. 5g(0. 03mol) 五水硫酸铜，加热搅拌，升温至40 50°C，加入3. 9g(0. 03mol)喹喔啉，继续升温至50°C， 分5批加入9. 6g(0. 09mol)氯酸钠。投料结束后，维持反应液温度在80°C左右，反应10h。 冷却，抽滤，得绿色的喹喔啉铜固体。将喹喔啉铜固体和25mL50 %氢氧化钠溶液加到三口 烧瓶中，升温至70 80°C，恒温反应3h。趁热抽滤，得碱解反应滤液。将碱解反应滤液倒 入烧杯中，冰浴冷却，边搅拌边滴加浓盐酸直至溶液PH为1，继续搅拌lh，抽滤，得2，3_吡 嗪二甲酸粗品。将2，3_吡嗪二甲酸粗品溶于30%氢氧化钠溶液中，常温搅拌2h，抽滤，在 滤液中加入浓盐酸至PH为1时抽滤，得2. 03g白色2，3-吡嗪二甲酸固体，收率40.3%，熔 点:186°Co实施例2 2，3_吡嗪二甲酸的合成在100mL 三口烧瓶中依次加入 20mL 水、2. 4mL(0. 045mol)浓硫酸、7. 5g(0. 03mol) 五水硫酸铜，加热搅拌，升温至40 50°C，加入3. 9g(0. 03mol)喹喔啉，继续升温至80°C， 分5批加入11.2g(0. 105mol)氯酸钠。投料结束后，维持反应液温度在80°C左右，反应10h。 冷却，抽滤，得绿色的喹喔啉铜固体。将喹喔啉铜固体和25mL50%氢氧化钠溶液加到三口烧 瓶中，升温至70 80°C，恒温反应3h。趁热抽滤，得碱解反应滤液。将碱解反应滤液倒入 烧杯中，冰浴冷却，边搅拌边滴加浓盐酸直至溶液PH为1，继续搅拌lh，抽滤，得2，3_吡嗪 二甲酸粗品。将2，3-吡嗪二甲酸粗品溶于氢氧化钠溶液中，常温搅拌2h，抽滤，在滤液中加入浓盐酸至PH为1时抽滤，得2. 48g白色2，3-吡嗪二甲酸固体，收率49. 2%，熔点186°C。实施例3 2，3_吡嗪二甲酸的合成在100mL 三口烧瓶中依次加入 20mL 水、2. 4mL(0. 045mol)浓硫酸、7. 5g(0. 03mol) 五水硫酸铜，加热搅拌，升温至40 50°C，加入3. 9g(0. 03mol)喹喔啉，继续升温至80°C， 分5批加入12.8g(0. 12mol)氯酸钠。投料结束后，维持反应液温度在80°C左右，反应10h。 冷却，抽滤，得绿色的喹喔啉铜固体。将喹喔啉铜固体和25mL50%氢氧化钠溶液加到三口烧 瓶中，升温至70 80°C，恒温反应3h。趁热抽滤，得碱解反应滤液。将碱解反应滤液倒入 烧杯中，冰浴冷却，边搅拌边滴加浓盐酸直至溶液PH为1，继续搅拌lh，抽滤，得2，3_吡嗪 二甲酸粗品。将2，3-吡嗪二甲酸粗品溶于氢氧化钠溶液中，常温搅拌2h，抽滤，在滤液中加 入浓盐酸至PH为1时抽滤，得2. 44g白色2，3-吡嗪二甲酸固体，收率48. 4%，熔点186°C。实施例4 2，3-吡嗪二甲酸的合成在100mL 三口烧瓶中依次加入 20mL 水、2. 4mL(0. 045mol)浓硫酸、7. 5g(0. 03mol) 五水硫酸铜，加热搅拌，升温至40 50°C，加入3. 9g(0. 03mol)喹喔啉，继续升温至80°C， 分5批加入16g(0. 15mol)氯酸钠。投料结束后，维持反应液温度在80°C左右，反应10h。冷 却，抽滤，得绿色的喹喔啉铜固体。将喹喔啉铜固体和25mL50%氢氧化钠溶液加到三口烧瓶 中，升温至70 80°C，恒温反应3h。趁热抽滤，得碱解反应滤液。将碱解反应滤液倒入烧 杯中，冰浴冷却，边搅拌边滴加浓盐酸直至溶液PH为1，继续搅拌lh，抽滤，得2，3_吡嗪二 甲酸粗品。将2，3-吡嗪二甲酸粗品溶于氢氧化钠溶液中，常温搅拌2h，抽滤，在滤液中加入 浓盐酸至PH为1时抽滤，得2. 30g白色2，3-吡嗪二甲酸固体，收率40. 3%，熔点186°C。实施例5 2，3-吡嗪二甲酸的合成在100mL 三口烧瓶中依次加入 20mL 水、2. 4mL(0. 045mol)浓硫酸、7. 5g(0. 03mol) 五水硫酸铜，加热搅拌，升温至40 50°C，加入3. 9g(0. 03mol)喹喔啉，继续升温至90°C， 分5批加入11.2g(0. 105mol)氯酸钠。投料结束后，维持反应液温度在50°C左右，反应15h。 冷却，抽滤，得绿色的喹喔啉铜固体。将喹喔啉铜固体和25mL50%氢氧化钠溶液加到三口烧 瓶中，升温至70 80°C，恒温反应3h。趁热抽滤，得碱解反应滤液。将碱解反应滤液倒入 烧杯中，冰浴冷却，边搅拌边滴加浓盐酸直至溶液PH为1，继续搅拌lh，抽滤，得2，3_吡嗪 二甲酸粗品。将2，3-吡嗪二甲酸粗品溶于氢氧化钠溶液中，常温搅拌2h，抽滤，在滤液中加 入浓盐酸至PH为1时抽滤，得2. 6g白色2，3-吡嗪二甲酸固体，收率51.6%，熔点186°C。实施例6 2，3-吡嗪二甲酸的合成在100mL 三口烧瓶中依次加入 20mL 水、2. 4mL(0. 045mol)浓硫酸、7. 5g(0. 03mol) 五水硫酸铜，加热搅拌，升温至40 50°C，加入3. 9g(0. 03mol)喹喔啉，继续升温至90°C 时，分5批加入11.2g(0. 105mol)氯酸钠。投料结束后，维持反应液温度在100°C左右，反 应8h。冷却，抽滤，得绿色的喹喔啉铜固体。将喹喔啉铜固体和25mL50%氢氧化钠溶液加 到三口烧瓶中，升温至70 80°C，恒温反应3h。趁热抽滤，得碱解反应滤液。将碱解反应 滤液倒入烧杯中，冰浴冷却，边搅拌边滴加浓盐酸直至溶液PH为1，继续搅拌lh，抽滤，得2， 3-吡嗪二甲酸粗品。将2，3-吡嗪二甲酸粗品溶于氢氧化钠溶液中，常温搅拌2h，抽滤，在 滤液中加入浓盐酸至PH为1时抽滤，得2. 8g白色2，3-吡嗪二甲酸固体，收率55. 57%，熔 点:186°Co实施例7 2，3-吡嗪二甲酸的合成
在 100mL 三口烧瓶中依次加入 20mL 水、2. 4mL(0. 045mol)浓硫酸、7. 5g(0. 03mol) 五水硫酸铜，加热搅拌，升温至40 50°C，加入3. 9g(0. 03mol)喹喔啉，继续升温至90°C 时，分5批加入11.2g(0. 105mol)氯酸钠。投料结束后，维持反应液温度在150°C左右，反 应5h。冷却，抽滤，得绿色的喹喔啉铜固体。将喹喔啉铜固体和25mL50%氢氧化钠溶液加 到三口烧瓶中，升温至70 80°C，恒温反应3h。趁热抽滤，得碱解反应滤液。将碱解反应 滤液倒入烧杯中，冰浴冷却，边搅拌边滴加浓盐酸直至溶液PH为1，继续搅拌lh，抽滤，得2， 3-吡嗪二甲酸粗品。将2，3-吡嗪二甲酸粗品溶于氢氧化钠溶液中，常温搅拌2h，抽滤，在 滤液中加入浓盐酸至PH为1时抽滤，得2. 7g白色2，3-吡嗪二甲酸固体，收率53.6%，熔 点:186°Co
权利要求
一种结构如式(Ⅰ)所示的2，3-吡嗪二甲酸的合成方法，其特征在于所述的合成方法为以结构如式(Ⅱ)所示的喹喔啉为原料，以水为溶剂，以氯酸钠为氧化剂，在硫酸铜/浓硫酸的酸性体系中，于40～150℃充分搅拌反应，反应结束后所得产物喹喔啉铜经后处理得2，3-吡嗪二甲酸；FDA0000022895380000011.tif
2.如权利要求1所述的2，3_吡嗪二甲酸的合成方法，其特征在于所述的喹喔啉、氯酸 钠、硫酸铜、浓硫酸的投料物质的量比为1 2 8 0.5 2 0.6 6。
3.如权利要求2所述的2，3-吡嗪二甲酸的合成方法，其特征在于所述的合成方法包 括以下步骤往反应容器中依次加入水、浓硫酸、五水硫酸铜，升温至40 50°C后加入喹喔 啉，然后加入氯酸钠，投料完毕后于50 150°C反应5 15h ；反应结束后，所得反应产物喹 喔啉铜固体经后处理得2，3-吡嗪二甲酸。
4.如权利要求3所述的2，3-吡嗪二甲酸的合成方法，其特征在于投料完毕后于80 110°C进行反应。
5.如权利要求4所述的2，3-吡嗪二甲酸的合成方法，其特征在于投料完毕后于80 110°c反应 8 12h。
6.如权利要求3所述的2，3_吡嗪二甲酸的合成方法，其特征在于加入喹喔啉后，升温 至80 90°C分批加入氯酸钠。
7.如权利要求1 6之一所述的2，3-吡嗪二甲酸的合成方法，其特征在于所述的后处 理包括如下步骤反应结束后，过滤得到喹喔啉铜固体，喹喔啉铜固体经碱解、酸化、抽滤得 2,3-吡嗪二甲酸粗产品，2，3_吡嗪二甲酸粗产品经精制后得2，3_吡嗪二甲酸。
8.如权利要求7所述的2，3-吡嗪二甲酸的合成方法，其特征在于所述的后处理按照如 下步骤进行反应结束后，过滤得到喹喔啉铜固体，将喹喔啉铜固体加入到氢氧化钠溶液或 氢氧化钾溶液中，升温至70 80°C，恒温反应1 5小时，趁热抽滤，得碱解反应滤液；将 碱解反应滤液冰浴冷却，用浓盐酸酸化，析出固体，抽滤，得2，3-吡嗪二甲酸粗品；再将2， 3-吡嗪二甲酸粗品溶于氢氧化钠溶液中，充分搅拌后抽滤，往所得滤液中加入浓盐酸酸化， 析出固体，抽滤，得2，3-吡嗪二甲酸固体。
9.如权利要求1所述的2，3-吡嗪二甲酸的合成方法，其特征在于所述的合成方法按 照如下步骤进行往反应容器中依次加入水、浓硫酸、五水硫酸铜，升温至40 50°C，加入 喹喔啉，升温至80 90°C，分批加入氯酸钠，投料完毕后于80 110°C反应8 12h ；反应 结束后，抽滤得到喹喔啉铜固体，喹喔啉铜固体加入到氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液中，升 温至70 80°C，恒温反应1 5小时，趁热抽滤，得碱解反应滤液；将碱解反应滤液冰浴冷 却，用浓盐酸酸化，析出固体，抽滤，得2，3_吡嗪二甲酸粗品；再将2，3_吡嗪二甲酸粗品溶 于氢氧化钠溶液中，充分搅拌后抽滤，往所得滤液中加入浓盐酸酸化，析出固体，抽滤，得2， 3-吡嗪二甲酸固体。
全文摘要
本发明公开了一种结构如式(Ⅰ)所示的2，3-吡嗪二甲酸的合成方法，所述的合成方法为以结构如式(Ⅱ)所示的喹喔啉为原料，以水为溶剂，以氯酸钠为氧化剂，在硫酸铜/浓硫酸的酸性体系中，于40～150℃充分搅拌反应，反应结束后所得产物喹喔啉铜固体经后处理得的2，3-吡嗪二甲酸。本发明用氯酸钠作为氧化剂氧化喹喔啉，反应比较温和，反应温度适中，容易控制，反应生成的少量气体可用碱液吸收，减少了对环境的污染。
文档编号C07D241/24GK101875641SQ20101021469
公开日2010年11月3日 申请日期2010年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者孙莉, 张皓雪, 杨建荣, 胡香凝, 裴文, 郑洁 申请人:浙江工业大学