5-溴-2-甲基吡啶的应用

2020/10/26 11:48:35

背景及概述[1][2]

吡啶及其衍生物广泛地分布于自然界。许多植物成分如生物碱等的结构中都含有吡啶环化合物。它们的用途非常广泛,可用于生产高附加值的精细化工产品,在制药工业、农药工业以及化学工业中占有重要地位。它们是生产许多重要化合物的基础,是医药、农药、燃料、表面活性剂、橡胶助剂、饲料添加剂、食品添加剂、粘合剂、合成材料等生产中不可缺少的重要原料。5-溴-2-甲基吡啶是一种重要的制药中间体,在心脑血管药和呼吸道药物的生产中具有广阔的前景,市场潜力巨大。目前其主要采用的合成方法为直接溴代法,由于涉及到取代基的定位效应,在反应时会有3位的异构体生成,其比例为45∶55,其沸点仅相差1.5℃,难以通过精馏等传统方法进行分离提纯,一般文献的报道对其提纯多以柱层析法分离得到纯品,此法即浪费时间,增加成本,而且不适宜大规模工业化生产。

应用[2-3]

5-溴-2-甲基吡啶是一种重要的制药中间体,在心脑血管药 物和呼吸道药物的生产中具有广阔的前景,市场潜力巨大。其应用举例如下:

1. 制备5-溴-2-吡啶甲酸的制备方法,包括以下步骤:以5-溴-2-甲基吡啶为原料,水为溶剂,加热到80℃,分批加入高锰酸钾,维持反应温度为85-90℃,加热时间为60-100min,将反应物蒸馏,过滤,调节pH值,冷却结晶。采用本发明的有益效果是:反应条件温和,易于操作,后处理简单,容易放大生产,非常适合工业化生产;催化效果好,收率高;原料价格便宜,生产成本低。反应方程式如下:

具体步骤如下:将5-溴-2-甲基吡啶(17.1g,0.1mol)加入250ml三口瓶中,加入100ml水,插上温度计和冷凝管,升温至80℃,分批加入高锰酸钾(31.6g,0.2mol),再维持反应温度为85℃反应60min,再蒸馏,过滤,用6mol/l盐酸调节pH为3-4,冷却至室温,用乙醇重结晶得产品,摩尔收率为75%。

2. 制备3-溴-6-甲基-2-吡啶甲醛。3-溴-6-甲基-2-吡啶甲醛是一种重要的医药中间体,市场前景良好,3-溴-6-甲基-2-吡啶甲醛能与氨基缩合形成含N的Schiff碱共轭体系,吡啶环上N原子和环外亚胺基C=N上的N原子均能与金属离子配位形成功能性配合物。以5-溴-2-甲基吡啶为起始原料,通过N-氧化、氰化、酸化、酯化、还原和醛化反应后,制备得到产物3-溴-6-甲基-2-吡啶甲醛。该方法合成的3-溴-6-甲基-2-吡啶甲醛纯度高、产率高,降低了生产成本,并且合成方法简单易行、绿色环保,为工业化生产提供理论和实验依据。反应过程如下:

具体反应步骤如下:

1)N-氧化反应:使用间氯过氧苯甲酸(m-CPBA)为氧化剂,氯仿为溶剂,在低温条件下氧化5-溴-2-甲基吡啶,得到5-溴-2-甲基吡啶氧化物,通过饱和NaHCO3溶液除去酸性物质,使用无水 Na2SO4进行干燥,最后经过过滤和浓缩得到黄色固体;

2)氰化反应:使用三甲基硅氰(TMSCN)为氰化剂,乙腈为溶剂,加入一定量的三乙胺在100℃条 件下搅拌反应过夜,反应得到的混合物经硅胶柱纯化得到类白色或白色固体产物3-溴-6- 甲基-2-氰基吡啶;

3)酸化:在浓HCl中、110℃下将氰基水解为羧基,过滤,滤液为酸化的粗产品,滤渣通过碱洗、乙酸乙酯萃取和无水Na2SO4干燥,得到粗产物2,合并上述两个粗产品;

4)酯化:SOCl2将得到的羧酸酰氯化后与甲醇在80℃条件下进行酯化反应,用硅胶柱 纯化得到类白色或白色固体3-溴-6-甲基-2-吡啶甲酸甲酯;

5)还原:使用NaBH4为还原剂,乙醇为溶剂,在80℃条件下进行还原反应,反应结束后经 NaHCO3溶液洗涤、乙酸乙酯萃取和无水Na2SO4干燥得到粗产品,用硅胶柱纯化粗产品得到白色液体3-溴-6-甲基-2-吡啶甲醇;

6)醛:2-碘酰基苯甲酸(IBX)为氧化剂,以乙腈为溶剂,50℃条件下进行氧化反应;用重结晶的方法进行纯化得到最终产品3-溴-6-甲基-2-吡啶甲醛。

制备 [3-4]

方法1:一种5-溴-2-甲基-吡啶的合成方法,包括如下步骤:

1)利用6-甲基-3-吡啶甲酸为原料,在酸的存在下,与乙醇在30~80℃下反应生成6-甲基-3-吡啶甲酸乙酯;

2)将6-甲基-3-吡啶甲酸乙酯加入氨水中,在-5~60℃下反应4~10小时,得到6-甲基-3-吡啶甲酰胺;

3)将6-甲基-3-吡啶甲酰胺在含有卤素的氢氧化钠溶液中,温度为20~100℃下反应 1~6小时,得到6-甲基-3-氨基吡啶;

4)将6-甲基-3-氨基吡啶加入HBr溶液中,在催化量的CuBr存在下,滴加NaNO2溶液,温度控制在-10~20℃,反应1~6小时,得5-溴-2-甲基吡啶。

方法2:5-溴-2-甲基吡啶的制备方法,其步骤如下:

1)丙二酸二乙酯和碱金属反应生成盐,接着滴加5-硝基-2-氯吡啶进缩合反应,之后在酸性条件下脱羧得5-硝基-2-甲基吡啶;

2)5-硝基-2-甲基吡啶在Pd/C催化剂的催化下,加氢还原,抽滤并蒸干溶剂得5-氨基-2-甲基吡啶;

3)5-氨基-2-甲基吡啶先与酸生成盐,冷却至0~-10℃,滴加溴,然后滴加亚硝酸钠水溶液,之后将溶液调成碱性,再进行萃取、干燥、蒸干得5- 溴-2-甲基吡啶。合成路线如下:

具体如下:将丙二酸二乙酯(42mL,1.28mol)和氢钠(4.8g,0.2mol)的混合物缓慢升温至90℃,搅拌1h,再升温至120℃搅拌30min后冷却至室温。滴加 5-硝基-2-氯吡啶(2)(25g,0.16mol)的甲苯(200mL)溶液,滴加完毕,将反应液升温至110℃反应1.5h,冷却至室温搅拌15h。减压蒸除溶剂,加入6N HCl(200mL),升温回流4h后冷却至室温。碳酸钠调成碱性,用乙酸乙酯萃取(6×100mL),合并有机相,无水硫酸钠干燥6h。抽虑,滤液减压蒸干溶剂溶剂得粗品5-硝基-2-甲基吡啶(3),20.4g,94%。1HNMR(400 MHz,CDCl3):δ9.34(s,1H),8.41(m,1H),7.37(m,1H),2.74(s,3H)。

主要参考资料

[1] CN200910029228.2 一种5-溴-2-甲基吡啶的合成方法

[2]  CN201510356878.3 一种5-溴-2-吡啶甲酸的制备方法

[3] CN201610505818.8 一种3-溴-6-甲基-2-吡啶甲醛的制备方法

[4] CN200910097327.4 5-溴-2-甲基吡啶的制备方法

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