3,4-吡啶二羧酸的性质，制备及其应用

基本描述

3,4-吡啶二羧酸呈白色至浅米色，其CAS号是490-11-9，分子式为C7H5NO4，分子量为167.12，熔点是262 °C (dec.) (lit.)，沸点是295.67°C (粗略估测)，密度是1.5216 (粗略估测)，折射率为1.6280 (估测)，溶解度为2.34g/l[1]，酸度系数为1.00±0.10(预测)。

图1 3,4-吡啶二羧酸的结构式。

合成

图2 3,4-吡啶二羧酸的合成路线2[2-3]。

（1）将750 g (5.55 mol)浓硫酸和1.4 g (0.175 mol)硒粉放入一个四颈烧瓶中加热，烧瓶中配有搅拌器、温度计、滴筒和一个大的气体出口管。一旦温度达到275摄氏度，硒就溶解在浓硫酸中。将1 g (0.125 mol)硒粉溶于50 g (0.37 mol)硫酸中，经短暂加热至275℃，冷却至室温后与129.2 g (1 mol)异喹啉溶液溶于550 g (4.08 mol)硫酸中结合，用滴筒滴入硫酸中，使反应过程温度保持在270-280℃。在实施过程中，水蒸气和二氧化硫通过气体排出管，并使用水射流泵通过上方放置的漏斗提取。大约2l /2小时后，整个溶液逐滴加入，温度在270 - 280℃之间再保持1小时。将混合物冷却至室温后，加入400毫升水，加入5克活性炭煮几分钟。过滤掉硒和活性炭，用浓氨水将冷却后的橙黄色溶液小心地调至pH为1.5。静置数小时后，将沉淀的cinchomeronic acid (I)过滤掉，用水冲洗得到3,4-吡啶二羧酸。产量:132.6 g(理论79.5%)。产量:100克(理论的60.0%)。熔点为 255-257℃。

（2）1升四颈烧瓶，配有滴料漏斗，机械搅拌器，温度计，带砂纸的布布漏斗，并有喷水泵引气体吸入。将1.68 g黑硒置于46 mL浓缩溶液中加热。H2SO4，一种近乎透明的黄色溶液。然后，在Erlenmeyer烧瓶中，在剧烈搅拌和冷却下，将218 g异喹啉(1.68 mol)滴加到925 g conc中。硫酸(503毫升)。这样制备的两种溶液结合在一起。随后，在上述反应容器中，2.35 g黑硒溶解在1260 g conc中。270℃搅拌H2SO4。待出现清澈的黄色溶液后，将温度升高至280℃，在2.5小时内，逐滴加入硫酸异喹啉溶液，烧瓶内液体量保持基本不变，内部温度不应低于265℃(本生保存)。加入后，在270-280℃下搅拌1.25小时，使溶剂体积减少到500 mL左右，然后让混合物冷却到室温，在660 mL H2O中搅拌棕色的糖浆状液体。将得到的溶液加入10克活性炭，加热到80℃;活性炭抽提后，将澄清液加浓氨调至pH = 1.5-2，放入冰箱保存10小时后，将淡棕色结晶吸滤，悬吊于500 mL冷蒸馏水中，再次吸滤。生成的酸在对流烘箱中在110度下干燥。最后得到3,4-吡啶二羧酸。收益率:210克(75%的理论)。再结晶:水。熔点为250-257度。

应用

吡啶及其衍生物统称为吡啶碱。吡啶，是一种具有共轭结构的六元杂环化合物, 分子式C5H5N[4]。吡啶衍生物主要是不同取代位置的甲基吡啶, 如2-甲基吡啶、3-甲基吡啶和4-甲基吡啶等。其中，3,4-吡啶二羧酸在工业合成和药物合成中发挥着重大作用[5]。由于环上氮原子的吸电子作用, 一般较难发生亲电取代反应, 但吡啶环上的亲核取代反应较容易发生, 利用这一性质, 以3,4-吡啶二羧酸吡啶及其衍生物为原料可制备出多种重要的吡啶化合物,因它们往往具有良好的生物活性，常被用于合成医药和农药的重要原料或中间体, 在吡啶类药物的合成上发挥着重要作用[6-8]。因此, 研究3,4-吡啶二羧酸吡啶及其衍生物在药物合成中的应用将具有重要的参考价值和实际意义。

储存方法

储存3,4-吡啶二羧酸的库房应该经常通风，将其放置在低温干燥下。将其与氧化剂、碱类分开存放[9]。

风险评估

长期低浓度接触，有头痛、头晕、疲倦、嗜睡、蛋白尿、红细胞增多症。长期皮肤接触，可发生皮肤干燥、皲裂。

参考文献

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[6] F. Moghzi, J. Soleimannejad, E.C. Sanudo, J. Janczak, Sensitizing, sensing and chemical separation of Tb(III) ions: All in a novel copper metal-organic framework, Mater. Res. Bull. 122 (2020) 110683.

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