专利名称：一种吡啶-2，3-二羧酸酯的制备方法
技术领域：
本发明属于有机合成领域，具体涉及一种吡啶-2，3-二羧酸酯的制备方法。
背景技术：
吡啶-2，3_ 二羧酸酯是重要的农药及医药中间体，其中吡啶-2，3_ 二羧酸二 乙酯是合成咪唑啉酮类除草剂灭草烟及医药莫西沙星的重要中间体。Journal of the Indian ChemicalSociety, 71(2), 75-9 ；1994、Bioorganic&Medicinal Chemi-stry,11(3), 433-450 ;2003、Journal ofthe American Chemical Societ-y，125(1)，296—304 ;2003 中 介绍了由吡啶-2，3- 二羧酸经浓硫酸催化与乙醇、甲醇反应合成吡啶-2，3- 二羧酸酯的方 法，此方法都存在反应时间长、催化剂用量大、收率较低、后处理时需要对废酸进行再处理、 对环境不利等问题。此外，旧4983612公开了由吡啶-2，3-二羧酸经对甲苯磺酸和盐酸共同催化与 乙醇反应合成吡啶-2，3- 二羧酸二乙酯的方法，反应时间为48小时，酯化收率为58. 7%。 OrganicLetters, 8 (5), 951-954 ；2006公开了吡啶_2，3-二羧酸与异丙醇在二环己基碳二 亚胺(DCC)、4-二甲氨基吡啶(DMAP)催化下合成吡啶_2，3-二羧酸二异丙酯的方法，反应 温度为60°C，反应时间24小时，酯化收率为70%。这些方法都存在共同的缺点反应时间 长，收率较低。
发明内容
吡啶_2，3-二羧酸酯的制备关键在于催化剂的选择。为了克服现有技术中存在的 制备吡啶-2，3-二羧酸酯反应时间长、收率较低、对环境不利等问题，本发明的发明人致力 于选择一种新的催化剂用于制备吡啶_2，3-二羧酸酯。经过对催化剂进行大量筛选和条件 试验，本发明确定了以阳离子交换树脂作为制备吡啶-2，3-二羧酸酯的催化剂及合适的工 艺条件。本发明的技术方案如下本发明提供了一种制备吡啶-2，3_二羧酸酯的方法，包括把碳数为1-5的烷基醇 与吡啶_2，3- 二羧酸于有机溶剂中混合，在阳离子交换树脂的催化作用下于30-150°C进行 酯化反应，反应时间为1-24小时。本发明选用的阳离子交换树脂为强酸性阳离子交换树脂，树脂基体为苯乙烯系， 如市售的732、734、D001型阳离子交换树脂。阳离子交换树脂的用量为原料吡啶_2，3_ 二 羧酸重量的1_80%。酯化反应适宜的溶剂选自以过量的原料烷基醇作为溶剂，溶剂的用量 为原料吡啶-2，3- 二羧酸重量的1. 5-100倍。反应也可以使用与原料烷基醇互溶的混合溶剂例如二甲基甲酰胺、丙酮、甲苯或 苯。此时，烷基醇按反应所需的摩尔数定量或稍过量加入即可，例如吡啶_2，3-二羧酸与烷 基醇投料比为1 2.2。考虑到后处理简便等因素，优选使用过量的原料烷基醇作为溶剂。应用本发明的制备方法，可以制得吡啶-2，3- 二羧酸的Q-G的酯，特别是制备吡唳-2，3_二羧酸的(1-03的酯。本发明较优选的技术方案为反应温度为40-120°C ；更优选为反应液的回流温度。反应时间为1-16小时；更优选为2-12小时。阳离子交换树脂的用量为原料吡啶-2，3-二羧酸重量的1-50% ；更优选为 2-20%。原料烷基醇的用量为吡啶-2，3- 二羧酸重量的2-20倍。本发明所用的阳离子交换树脂有市售，在使用之前需要进行预处理。可以按照本 领域的技术人员所公知的方法(水洗、碱洗、酸洗)进行预处理，具体操作如下将待处理的阳离子交换树脂浸泡于两倍体积的饱和食盐水中18-20小时，之后放 尽食盐水，用蒸馏水漂洗净，使排出水不带黄色；再用2% -4%氢氧化钠溶液(用量同前) 浸泡2-4小时，放尽碱液后，用蒸馏水冲洗树脂直至排出水接近中性为止；最后用5%盐酸 溶液(用量同前)浸泡4-8小时，放尽酸液，用蒸馏水漂洗至中性待用。酯化反应的操作是本领域的技术人员熟悉的，即将原料吡啶-2，3_ 二羧酸与烷 基醇混合，升温至反应所需温度进行反应，反应终点采用高效液相色谱检测，分析原料吡 啶-2，3- 二羧酸含量，当含量小于即为反应结束，反应结束后过滤，阳离子交换树脂用 参与反应的烷基醇淋洗，滤液合并精馏，分离烷基醇与产品吡啶-2，3-二羧酸酯。上述阳离子交换树脂作为本发明制备吡啶-2，3_ 二羧酸酯的催化剂，可以连续循 环使用6-8次，之后通过再生并适量补加新处理过的催化剂，可以得到同样水平的产品收 率禾口质量。本发明采用阳离子交换树脂作为催化剂，具有以下优点反应速度快、酯化收率较 高，产品与催化剂易于分离，催化剂可以循环使用，无废酸排放问题，可以达到清洁生产的 目的。
具体实施例方式以下实施例用于进一步说明本发明，但本发明绝非仅限于这些实例。在权利要求 的范围内，可以进行各种条件的变换。所用试剂及阳离子交换树脂均有市售。实施例1 在装有冷凝器的100毫升三口瓶中加入吡啶-2，3-二羧酸16. 7克(0. 1摩尔)、无 水乙醇50克、处理后的732型阳离子交换树脂3. 4克，搅拌升温至回流，保温4小时反应结 束，降温至室温，过滤分离出催化剂并用5毫升无水乙醇洗2次，可以直接循环套用。滤液 合并蒸馏。先常压蒸出乙醇用于下批反应，然后改为减压蒸馏，收集135-140°C /3mmHg馏 分，得到产品吡啶_2，3- 二羧酸二乙酯18. 6克，高效液相色谱内标法定量分析产品含量为 96. 2%，酯化收率80. 2%0实施例2 处理后的732型阳离子交换树脂11. 7克，其余加料及反应条件和后处理操作同实 施例1。得到产品吡啶-2，3-二羧酸二乙酯18. 8克，纯度95.8%。酯化收率为80.8%。实施例3 在装有冷凝器的100毫升的三口瓶中加入吡啶-2，3-二羧酸16. 7克(0. 1摩尔)、无水乙醇10. 1克(0. 22摩尔)、甲苯50克、处理后的732型阳离子交换树脂3. 4克，搅拌升 温至回流，保温6小时反应结束。后处理操作同实施例1。常压蒸出醇-甲苯混合液后，釜 液温度升至120°C时改减压蒸馏，收集135-140°C /3讓取馏分，得到产品吡啶-2，3-二羧酸 二乙酯18. 5克，纯度95.8%。酯化收率为79.5%。实施例4
采用不同型号的阳离子交换树脂催化剂，其他反应物加料量及反应条件和后处理 操作同实施例1，试验结果列于下表表1采用不同树脂催化的收率 表1的试验数据表明，采用不同的苯乙烯系阳离子交换树脂催化酯化时，产品收 率差别不大。实施例5 催化剂循环套用试验，将前批次反应结束后过滤分离出的阳离子交换树脂直接用 于下批次反应，未补加新催化剂，反应条件同实施例1，试验结果列于下表表2催化剂循环套用的效果 *本次试验即为实施例1。表2的试验数据表明，催化剂连续使用5次活性没有降低，仍有较好的催化活性。实施例7 在装有冷凝器的200毫升的三口瓶中加入吡啶-2，3-二羧酸16. 7克(0. 1摩尔)、 无水甲醇64克(2摩尔)、处理后的D001型阳离子交换树脂3. 4克，搅拌升温至回流，保温 6小时反应结束。物料降至室温，过滤分离出催化剂并用10毫升无水甲醇洗2次，合并滤 液，常压蒸出甲醇，得到固体用丙酮重结晶，得产品吡啶-2，3-二羧酸二甲酯。核磁数据t-WR(300MHz，DMS0)，8 [ppm] = 3. 88 (6H, s) ；8. 09(lH，t) ；8. 78 (1H, d) ；9. 35 (1H, d)。实施例8:在装有冷凝器的200毫升的三口瓶中加入吡啶-2，3-二羧酸16. 7克(0. 1摩尔)、 无水正丙醇90克(1. 5摩尔)、处理后的734型阳离子交换树脂6. 8克，搅拌升温至90°C， 保温6小时反应结束。常压蒸出正丙醇，得到的油状物用乙酸乙酯、石油醚经硅胶柱提纯得 到产品吡啶_2，3- 二羧酸二丙酯。核磁数据^H-WR (300MHz，DMS0)，8 [ppm] = 0. 96 (6H, t) ；1. 79(4H，m) ；4. 25 (4H, t) ；8. 10 (1H, t) ；8. 79 (1H, d) ；9. 37 (1H, d)。
权利要求
一种吡啶-2，3-二羧酸酯的制备方法把碳数为1-5的烷基醇与吡啶-2，3-二羧酸于有机溶剂中混合，在阳离子交换树脂的催化作用下于30-150℃进行酯化反应1-24小时。
2.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的阳离子交换树脂选自强酸性 阳离子交换树脂，用量为吡啶_2，3- 二羧酸重量的1-80%。
3.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的阳离子交换树脂选自苯乙烯 系，用量为吡啶-2，3-二羧酸重量的1-50%。
4.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂选自原料烷基醇、二 甲基甲酰胺、丙酮、甲苯或苯，溶剂的用量为原料吡啶-2，3-二羧酸重量的1.5-100倍。
5.按照权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂选自原料烷基醇。
6.按照权利要求1所述的制备方法，其特征在于烷基醇的碳数为1-3，酯化反应温度 为40-120°C，反应时间为1-16小时。
7.按照权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述的阳离子交换树脂选自苯乙烯 系，用量为吡啶-2，3- 二羧酸重量的2-20%。
8.按照权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂选自原料烷基醇，用 量为吡啶_2，3- 二羧酸重量的2-20倍。
全文摘要
本发明公开了一种吡啶-2，3-二羧酸酯的制备方法，包括把碳数为1-5的烷基醇与吡啶-2，3-二羧酸于有机溶剂中混合，在阳离子交换树脂的催化作用下于30-150℃下进行酯化反应。本发明能达到较高的产品收率，并且产品与催化剂易于分离，催化剂可多次循环使用，无三废排放问题，有利于环境保护。
文档编号C07D213/80GK101875630SQ20091008320
公开日2010年11月3日 申请日期2009年4月29日 优先权日2009年4月29日
发明者吴士昊, 王嫱, 连伟祥, 金守征, 龚党生 申请人:中国中化股份有限公司;沈阳化工研究院有限公司