4_二甲氨基吡啶合成工艺的改进_孙卫东

4-二甲氨基吡啶在精细化学品合成中的应用范小振;刘芳【摘要】4-二甲氨基吡啶(DMAP)在有机合成反应中起着重要的作用,尤其是4-二甲氨基吡啶在酰化反应中有着极强的催化效果.主要列举了DMAP在食品添加剂、香料、涂料、助剂、液晶材料等精细化学品合成中的应用,探讨了这些化学品在DMAP存在下的合成条件的优化和产率的提高,指出了DMAP作为催化剂的良好催化效果,可为DMAP在精细化学品合成中的应用提供参考.【期刊名称】《沧州师范学院学报》【年(卷),期】2017(033)002【总页数】6页(P18-23)【关键词】4-二甲氨基吡啶;催化剂;精细化学品;合成【作者】范小振;刘芳【作者单位】沧州师范学院化学与化工学院,河北沧州061001;沧州师范学院化学与化工学院,河北沧州061001【正文语种】中文【中图分类】TQ453酰化反应是化学反应中最常见的一种反应.对于羟基化合物与酸酐的酰化反应，用吡啶作催化剂反应进行温和且可靠，但是当空间位阻较大的醇类进行酰化反应时，反应进行困难，并且产率也比较低.1967年，Litvinenko和Kirichenko在研究间氯苯胺的苯甲酰化动力学时发现，用4-二甲氨基吡啶(DMAP)作催化剂代替吡啶时，反应速度增加约104-105倍.1969年Steglich和Hofie也发现用4-二甲氨基吡啶作催化剂对酰化反应进行有着极强的催化作用.此后，人们开始对DMAP进行大量的研究，最终发现DMAP之所以有着极强的催化效果，是因为DMAP具有极强的亲核性[1]，DMAP可以和亲核试剂在非极性溶剂形成高浓度的N-酰基-4-二甲氨基吡啶盐，并且盐分子中的正电荷向四周分散又形成一个松散的离子对，在碱性催化剂的作用下，附近的阴离子向活化的酰基上亲核进攻，所以DMAP的酰化催化效果强于吡啶、三乙胺等的酰化催化效果.近年来，4-二甲氨基吡啶作为一种广泛应用于化学合成的新型高效酰化催化剂，在医药、农药、染料、香料、功能材料等精细化学工业领域有着广泛的研究，并且已经取得相关实验成果，催化效果显著[2].本文主要综述了4-二甲氨基吡啶在食品添加剂、香料和功能材料合成中的应用.近年来，随着我国食品工业的迅速增长，食品添加剂的需求量越来越大，研究安全健康的食品添加剂已成为人们的主要目标[3].1.1 甜味剂甜味剂是一类能赋予食品甜味的添加剂.甜叶菊是一种天然的甜味剂，甜叶菊甙是甜叶菊中的一种强甜味物质，甜度约为蔗糖的300倍，但是甜叶菊甙的口感差，高浓度时有苦味，尤其是在一定条件下会生成有毒的甜叶菊醇.在糖尿病、肥胖症、高血脂为多发病、常见病的时代，研究低能量、味道好并且安全健康的甜味剂刻不容缓.刘秀芳等[4]利用甜叶菊醇与氨基酸反应，合成了新的甜味剂——甜叶菊醇活性酯.它通过在DMAP的催化下，甜叶菊醇与含羟基化合物生成活性酯，再与氨基酸反应生成新的甜味剂.此反应利用DMAP作催化剂，催化合成甜叶菊醇活性酯，虽然反应速率慢，产率比较低，但是作者通过不使用催化剂作对比实验，发现甜叶菊醇与p-硝基苯酚基本不反应.由此可见，DMAP对催化合成甜叶菊醇活性酯有一定的作用.4,1′,6′-三氯-4,1′,6′-脱氧半乳蔗糖也是一种甜味剂.它是一种半合成品，其甜度是蔗糖的600-800倍.因为其无毒、低热量、甜度高、抗龋、稳定性好的特点，被用作各种食品的甜味剂，市场前景十分广阔.温辉梁等[5]以蔗糖为原料，通过一系列的选择性保护、脱保护与迁移，合成其中间体2,3,6,3′,4′-五氧乙酰基蔗糖(6-PAS).在合成三氯蔗糖的研究中，作者考虑多方面的因素，采用二甲基甲酰胺DMF作溶剂、DMAP作催化剂来提高羟基的全保护反应速率和产物的产率.最终实验结果表明，在各种影响反应的因素中，催化剂是最主要的影响因素.利用DMAP作催化剂缩短了反应的时间，降低了反应的温度，提高了产物的产率，而且在反应过程中副反应少，后期处理操作简单.1.2 食用香精食用香精是一类能够增加食品香气和香味的食品添加剂.O-乙酰基乳酸酯作为一类有浓郁酯香味的食用香精化合物，被用作调制各种饮料，并且用来制作高品质的香精.有关O-乙酰基乳酸酯的合成，传统的合成方法是采用浓硫酸作催化剂，由于在合成过程中，易发生氧化、脱水、聚合等副反应，使产物颜色较深，引起异味，导致产品质量差，并且浓硫酸对设备有腐蚀性.焦德权等[6]采用DMAP为催化剂合成O-乙酰基乳酸酯，并且利用正交试验的实验方法，探究了该反应的优化条件.最后探究结果表明，通过气相色谱分析，乙酸酯的转化率达到95%，其中的O-乙酰基乳酸乙酯的产率为88%，O-乙酰基乳酸丁酯的产率为85%.而合成O-乙酰基乳酸酯的最佳优化条件是DMAP为60mg，n(乳酸乙酯或乳酸丁酯)：n(乙酸酐)=1:2，温度60℃-70℃，时间5h，最终产品产率都达到了80%以上[7].O-乙酰基乳酸乙酯精馏后，纯度可达97%，满足配制高品质香精的要求.由于DMAP 催化效果好、用量少、产品产率高的优势，为我国的香精合成产业的发展开辟了新的途径.1.3 防腐剂防腐剂是一类具有抑制微生物增殖或杀死微生物的化合物.防腐剂中具有抗菌作用的基团是α,β-不饱和羰基结构.由于富马酸分子中有两个对称不饱和羰基结构，所以富马酸的衍生物也具有抑菌活性.其中富马酸二甲酯(DMF)具有很好的抗菌防霉作用，但是由于DMF有刺激性气味，而且易升华，容易过敏，使其在食品领域的发展受到了限制.王序婷等[8]运用活性叠加原理，在DMAP为催化剂下，合成了富马酸糖酯衍生物，不仅保存了富马酸的抗菌活性，而且反应产率高，后期处理简便.1.4 凉味剂琥珀酸单薄荷酯是一种具有清凉、新鲜的薄荷特征的新型凉味剂.我国已经把它作为一种食品添加剂，市场前景良好.琥珀酸单薄荷酯的合成方法有很多种，晏日安等[9]利用新型的催化剂DMAP直接催化薄荷醇与琥珀酸酐合成琥珀酸单薄荷酯.当反应条件温度50℃，时间24h，n(薄荷醇)：n(琥珀酸)=1:1.5，n(DMAP)：n(薄荷醇)=0.128:1时，产品的产率为92.50%，纯度达99.70%.所以用此方法制备琥珀酸单薄荷酯，原料简单易得，操作简便，产品的产率高.1.5 增稠剂瓜尔胶是工业上广泛应用的多糖，其结构中主要含有半乳糖和甘露糖，多用于食品、制药、化妆品、保健、石油、造纸和纺织印染等行业.作为食品添加剂的应用，主要是利用瓜尔胶在水中呈现高黏性而用作食品增稠剂.J.Wang等[10]以DMAP/DCC作催化剂，用瓜尔胶和硫酸酯合成了高含硫量的硫酸酯型瓜尔胶衍生物，并研究了含硫量对产物抗氧化活性的影响，结果表明，硫酸酯型瓜尔胶衍生物抗氧化能力比瓜尔胶得到了提高.1.6 功能食品添加剂植物甾醇酯是一种新型的功能性食品基料，可以克服游离植物甾醇在水和油脂中的低溶解性，大大增加植物甾醇的脂溶性，能比较方便地添加到油脂或含油脂食品中，起到具有降低血清胆甾醇水平的功效，被广泛用于功能保健食品，预防冠心病.孙海辉等[11]发明了一种植物甾醇油酸酯的制备方法，该方法在以甲醇作为溶剂的反应体系中，DMAP为催化剂，植物甾醇和油酸为原料催化合成植物甾醇油酸酯，反应温度低，可以有效解决酯化反应慢、产物提纯难、收率低等问题.二十八烷醇和酯都是生物活性物质，是国内外医学界公认的具有明确保健作用的功能因子.其作为健康食品和保健饮料的添加剂被广泛用于营养补助品和健康食品.何文森等[12]以二十八烷醇为原料，脂肪酸为酰基供体，在DCC/DMAP体系中高效合成二十八烷醇脂肪酸酯.该法具有反应条件温和、副反应少、易分离、绿色环保等优点.香料是一类能使人们的嗅觉或味觉感到愉快，并能记忆其特征的挥发性物质.2.1 化妆品香料水杨酸苄酯又称柳酸苄酯，被用于香精的稀释剂与定型剂，是一种人工合成的香料.由于水杨酸苄酯能吸收紫外线，所以它也可以用作活性化妆品添加剂，对人体皮肤起着保护作用.水杨酸苄酯的合成方法有酯交换法、酸催化法、相转移催化法等，但是这些方法条件困难、时间长、对环境有污染.许友[13]用二环己基碳二亚胺(DCC)作脱水剂，4-二甲氨基吡啶(DMAP)作催化剂，合成水杨酸苄酯.此实验条件温和、反应迅速，而且操作简单，产物的产率高.苯乙酸对甲苯酯具有百合、风信子的香气，而且香气持久，可以调制水仙、月下香等花香的香料，用于日用化妆品.同时苯乙酸对甲苯酯还可以用作食用香料.用苯乙酰氯和对甲酚反应制备苯乙酸对甲苯酯，由于需制备苯乙酰氯，而且在合成苯乙酰氯的过程中对环境有污染，所以尹文清等[14]通过改良此方法，在DMAP/DCC催化下，苯乙酸与对甲酚反应合成苯乙酸对甲苯酯.此方法反应条件温和，时间短，而且后处理简便，产品的收率高.乙酸芳樟酯又称乙酸沉香酯、乙酸里那酯.它可以从香柠檬的精油提取获得，可以用来调制高级香精.但是因为自然资源有限，并且提取分离困难，所以国内外主要使用合成的方法来制备乙酸芳樟酯.魏荣宝等[15]采用DMAP为催化剂，芳樟酯与乙酸酐反应合成乙酸芳樟酯.通过探究发现醇的转化率达到99%，酯的收率达到80%，并且精馏后的产物纯度达到95%以上，完全满足制作高级香精的要求.呋喃类香料是一种新型的重要香料，世界各国已经合成的呋喃类香料有100多种，因为其具有特殊的香气，所以可用作增香剂与香味的修饰剂，用于食品、饮料、化妆品等领域中.但是目前国内外对该香料的研究与合成比较少.周建伟[16]探索研究了利用DMAP为催化剂，粉末状的无水Na2CO3为缚酸剂，糠醛和羧酸酐为原料，合成一系列的糠醛酯.实验研究发现DMAP催化合成糠醛酯的效果显著，酯的产率高.合成的一系列糠醛酯香料，丰富了我国合成香料品种，而且也为糠醛的进一步研究奠定了基础.α-呋喃丙烯酸是香料合成中的重要中间体，其酯类衍生物主要用于食品和化妆品的香料.α-呋喃丙烯酸主要有Knoevenagel法和Perkin法两种合成方法.利用糠醛和丙二酸的Knoevenagel缩合合成，产率高达92.8%，但是丙二酸的成本较高.利用糠醛和乙酸酐的Perkin反应合成，收率85.4%，但是催化剂用量大，时间长，温度高，副反应多，产率也不高.于辉等[17]考虑到反应物的用量、成本、来源等因素，用乙酸酐、糠醛为原料，DMAP作催化剂，用Perkin法合成了α-呋喃丙烯酸.该方法缩短了反应时间，提高了产品的产率，并且降低了生产成本.α-呋喃甲醇羧酸酯是一类具有水果香的香料，常用作化妆品的增香剂，有些作为食品调香原料.姚立红等[18]用DMAP作催化剂，粉末状的无水Na2CO3作缚酸剂，合成α-呋喃甲醇羧酸酯，反应条件温和，催化效果明显，而且产率比较高，可用于α-呋喃甲醇羧酸酯的合成.2.2 烟用香料在人们生活质量逐步提高的今天，吸烟与健康的话题普遍受到人们的关注.烟碱、焦油被称为卷烟中的有害物质或者致癌物质，减少卷烟中烟碱、焦油的含量已经成为人们的科研目标.在减少焦油的含量时，卷烟的香味也会随之降低，所以在卷烟生产过程中常常加入一类释放型的烟用香料，即常温常压下没有或只有淡淡的味道，但是当卷烟燃烧时就会热裂解，释放出香味[19].释放型烟用香料可以减少因为香料高挥发性和易升华性带来香味损失与产品寿命缩短的缺点，提高了香气的品质，并且改善了口感.烟草表面脂物质的主要组成之一是糖酯类，它能够在燃吸时释放出对吃味有贡献的芳香物质.目前对于糖酯类的研究有用1,2-O-异丙叉基-α-D-呋喃木糖和硬脂酸作原料，DMAP作催化剂，DCC作缩水剂合成5-O-十八酰基-1,2-O-异丙叉基呋喃木糖[20]；用1,2-O-异丙叉基-α-D-呋喃木糖和单琥珀酸苯乙酯作原料，在DMAP/DCC共同存在下合成1,2-O-异丙叉基-3,5-O-二(苯乙氧羰基琥珀酰基)呋喃木糖[21]；用1,2-O-异丙叉基-α-D-呋喃木糖、肉桂酸、异戊酸作原料，在DMAP/DCC共同存在下合成1,2-O-异丙叉基-3-O-异戊酰基-5-O-肉桂酰基-α-D-呋喃木糖[22]；用1,2-O-异丙叉基-α-D-呋喃木糖、苯甲酰氯、2-甲基-2-戊烯酸(草莓酸)作原料，在DMAP/DCC存在下合成1,2-O-异丙叉基-3-O-(2-甲基-2-戊烯酰基)-5-O-苯甲酰基呋喃木糖[23]；还有在DMAP/DCC存在下，1,2-O-异丙叉基-α-D-呋喃木糖与11种酸[24]反应合成11种对应的木糖酯，1,2-O-异丙叉基-α-D-呋喃木糖与有香味的一系列有机酸反应，合成了15种5-木糖酯类衍生物[25]，其中13种是新化合物.以上合成出的木糖类物质都经过IR，1H NMR，13C NMR，MS和元素分析确定，并且都进行了初步的热裂解和加香试验，都可以提高卷烟的香气质量，降低刺激性，使余味得到改善.吡咯类衍生物也是一种烟用型香料.吡咯类衍生物香料的主要研究方向是酰基、N-烷基吡咯类香料.N-取代吡咯氨基酸酯可在高温下裂解，生成香气物质，所以它可用于卷烟的加香应用中.N-(2,5-二甲基吡咯)亮氨酸酯[26]是通过Paal-Knorr法将亮氨酸与2,5-己二酮反应合成N-(2,5-二甲基吡咯)亮氨酸，再在DMAP/DCC存在下与异戊醇、薄荷醇、辛醇、异辛醇[27]、大茴香醇等合成的.合成的化合物经热裂解与加香试验发现其可以明显提高卷烟的香气质量，并且加香效果明显.3.1 涂料甲基丙烯酸-2,2,2-三氟乙酯(TFEMA)是合成有机含氟聚合物的重要单体.它可以用于生产高档含氟涂料和生产特种高分子材料.目前，甲基丙烯酸-2,2,2-三氟乙酯的主要合成方法是：(1)甲基丙烯酸酐和三氟乙醇反应；(2)甲基丙烯酰氯和三氟乙醇反应；(3)甲基丙烯酸和三氟乙醇反应；(4)甲基丙烯酸金属盐与2,2,2-三氟乙基卤反应.方法(1)虽然反应温和且收率高(97.6%)，但是甲基丙烯酸酐价格贵，来源有限，不适合规模化的生产.方法(2)同样因为甲基丙烯酰氯的价格和资源，并且保存运输困难，收率也不高(66.1%).方法(3)是人们最常用的方法，但是因为氟原子的电负性大，使得反应温度高，时间长，而且会腐蚀设备.方法(4)原材料价格低，来源广，但是反应要求严格，设备难以达到.何扣宝[28]通过现用现制备甲基丙烯酰氯的方法解决了方法(2)中甲基丙烯酰氯的不足.在制备出甲基丙烯酰氯后直接向其中加入DMAP作催化剂，与2,2,2-三氟乙基卤反应制得甲基丙烯酸-2,2,2-三氟乙酯，此方法不仅反应温和，而且产品的收率高，适用于规模化的生产.3.2 助剂抗氧剂168是一种高分子材料的辅助抗氧剂，其化学名称为三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，其主要用于树脂及纤维中起抗氧化的作用.我国生产抗氧剂168的规模小，收率低.王伟杰等[29]大胆使用168合成中未曾使用过的DMAP作催化剂，2,4-二丁叔基苯酚与三氯化磷反应合成三(2,4-二叔丁基苯基)亚磷酸酯，探究发现DMAP的催化效果显著，抗氧剂168的收率达到95.2%.2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)是合成树脂的一种抗氧剂，同时也是合成新型高效抗氧剂双酚单丙烯酸酯的基本原料，张建国[30]用双酚和三氯氧磷为原料在苯、甲苯或环己烷等惰性溶剂以DMAP为催化剂催化合成了2,2′-亚甲基-双(4,6-二叔丁基苯酚)，合成反应温度45℃-60℃，反应时间短、催化剂用量少，产率高，三氯氧磷用量接近理论量.3.3 液晶材料有机光致变色材料是一类具有发展潜能的高性能存储材料.为了实现有机光致变色材料的应用价值，光致变色化合物要有较强的热稳定性和耐疲劳性.螺恶嗪是一类光致变色化合物，其高分子化合物具有成纤成膜的特性，用于器件方面.孙宾宾等[31]用三乙胺作缚酸剂，将丙烯酰氯、甲基丙烯酰氯与9′-羟基吲哚啉螺萘并恶嗪进行酯化反应，分别合成9′-丙烯酰氧基吲哚啉螺萘并恶嗪与9′-甲基丙烯酰氧基吲哚啉螺萘并恶嗪，但是此反应存在一些不足.杨博等[32]通过使用DMAP作催化剂，DCC作脱水剂进行酯化合成了9′-丙烯酰氧基吲哚啉螺萘并恶嗪，此方法操作简便，而且收率也比较高.孙宾宾等[33]还在DCC/DMAP存在下合成了9′-取代吲哚啉螺萘并恶嗪衍生物.对正癸基苯甲酸对苯酚基偶氮苯酯是一种液晶化合物，用于合成液晶材料[34].液晶材料主要用于显示器.液晶显示器比传统显示器体积小、耗能低、放热量小的特点.液晶材料还用于制造液晶温度计.另外液晶材料与光致变色化合物结合，同时具备了两种材料的特性，为研制具备液晶显示功能的光学器件作出了贡献.对正癸基苯甲酸对苯酚基偶氮苯酯用DMAP作催化剂，经过一系列的反应合成，合成方法操作简单，产率高.K Araki等[35]合成了三氟萘类液晶材料的中间体1,7,8-三氟-2-萘酚，从4-溴-1,2-二氟苯开始，经过六步反应，合成1,7,8-三氟-2-萘酚，以DMAP作催化剂，反应温和，六步反应最终收率超过51%，得到1,7,8-三氟-2-萘酚产品为95%的白色固体.4-二甲氨基吡啶之所以称为“超级酰化催化剂”，是因为其结构中给电子的二甲氨基和吡啶环的共轭作用，激活了环上氮原子，具有了极强的亲核活性，使DMAP具有亲核性，所以DMAP能够使反应在条件温和的情况下快速进行，提高产物的产率及纯度.又因为DMAP在超高效酰化催化剂中原料易得、合成简便、成本较低、无不良气味、毒性小、使用方便、贮存稳定等特点，使得DMAP在精细化学品合成领域应用越来越广泛，为新的精细化工产品的合成及合成工艺的优化发挥越来越大的作用，而且由于DMAP作为催化剂具有的各种优点，使其在医药、农药、染料等诸多领域应用也会有非常广阔的应用前景.【相关文献】[1] 张白瑜.4-二甲氨基吡啶的应用及其合成研究[J].广东石油化工专科学校学报,1995,3(2):20-26.[2] 杨海康,李文遐,顾德本，等.4-二甲氨基吡啶合成方法的改进[J].化学试剂,1990,12(1):56-57.[3] 韦新生.21世纪精细化工的发展[J].化学推进剂与高分子材料,2005,3(2):10-14.[4] 刘秀芳,粟巧功,闪伟强，等.甜叶菊醇活性酯的合成-DMAP催化法[J].武汉大学学报(自然科学版),1991,20(2):126-128.[5] 温辉梁,方志杰,胡海威，等.2,3,6,3′,4′-五氧乙酰基蔗糖的合成与表征[J].应用化学,2007,24(1):35-39.[6] 焦德权,杜小杰,魏荣宝.DMAP催化合成O-乙酰基乳酸酯[J].精细石油化工,1999,16(2):26-28.[7] 焦德权.DMAP催化合成O-乙酰基乳酸乙酯[J].河北师范大学学报(自然科学版),2007,31(4):506-507.[8] 王序婷,张庆,黄文，等.DMAP法合成富马酸糖酯类衍生物[J].食品工业,2011,33(1):50-52.[9] 晏日安,陈磊,黄雪松，等.琥珀酸单薄荷酯合成工艺的研究[J].食品与发酵专业,2008,34(10):89-91.[10] JL Wang, BT Zhao, XF Wang， 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[19]中华人民共和国国家知识产权局[12]发明专利申请公布说明书[11]公开号CN 101033212A [43]公开日2007年9月12日[21]申请号200710021219.X [22]申请日2007.04.17[21]申请号200710021219.X[71]申请人安徽省郎溪县科联实业有限公司地址242100安徽省郎溪县南丰镇南山村山脚底49号共同申请人林剑[72]发明人林剑 [74]专利代理机构合肥诚兴知识产权代理有限公司代理人宣圣义[51]Int.CI.C07D 213/74 (2006.01)权利要求书 1 页 说明书 2 页[54]发明名称4－二甲氨基吡啶的制备方法[57]摘要4－二甲氨基吡啶的制备方法属化工产品制备技术领域。

其所要解决的技术问题是：提供一种产品收率高、质量好和成本低，且生产工艺流程简单、反应条件温和、操作难度小的4－二甲基吡啶的制备方法。

其技术要点是：将溴素滴入吡啶液，再投入二甲胺盐酸盐，保温反应半小时，再加入氢氧化钠水溶液，搅拌溶解静置分层后降温到0℃进行固液分离，干燥后即制得成品4－二甲氨基吡啶。

与现有技术相比，本发明由于采用一釜法制备4－二甲氨基吡啶，其产品收率高，工艺收率以吡啶计高达85％以上；质量好，产品含量高达99.5％以上；生产成本低；且其生产工艺流程简单，反应条件温和，易于操作，对操作人员的要求不高。

200710021219.X权 利 要 求 书第1/1页 1、一种4-二甲氨基吡啶的制备方法，其特征在于：将溴素滴入吡啶液，再投入二甲胺盐酸盐，保温反应半小时，再加入氢氧化钠水溶液，搅拌溶解静置分层后降温到0℃进行固液分离，干燥后即得成品4-二甲氨基吡啶。

2、根据权利要求1所述的一种4-二甲氨基吡啶的制备方法，其特征在于：所述氢氧化钠水溶液的浓度为15％。

3、根据权利要求1所述的一种4-二甲氨基吡啶的制备方法，其特征在于：所述滴入的溴素与吡啶、二甲胺盐酸盐及氢氧化钠水溶液的重量比为1.6∶1-1.5∶2-2.5∶5-6。

高效酰化催化剂4—二甲氨基吡啶的合成研究酰化反应是有机合成中常用的一种反应，常用的催化剂有DCC、EDC、HATU等。

近年来，二甲氨基吡啶作为催化剂引起了研究者的关注。

二甲氨基吡啶具有较好的酰化催化活性，特别是在水相反应条件下，其催化活性更为显著。

二甲氨基吡啶的合成方法也比较简单，主要通过吡啶的亲电芳香取代反应得到。

常见的合成方法有三种：（1）吡啶与甲醛反应，然后通过二甲氨基化反应得到二甲氨基吡啶；（2）吡啶与DMF反应得到N,N-二甲基吡啶-4-酮，然后通过还原得到二甲氨基吡啶；（3）吡啶与甲醛和二甲胺一起反应得到二甲氨基吡啶。

研究表明，二甲氨基吡啶作为酰化催化剂具有较好的催化活性和催化效率，可以在较温和的反应条件下高效完成酰化反应。

同时，在水相反应条件下，二甲氨基吡啶可以发挥更好的催化效果，不仅可以提高反应速率，还可以提高产物的收率和选择性。

因此，二甲氨基吡啶作为一种高效酰化催化剂，具有重要的应用价值和研究意义。

在今后的研究中，可以进一步探索其在其他有机反应中的应用，以及进一步完善其合成方法，提高其催化效率和选择性。

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二甲氨基吡啶合成工艺条件优化邓旭忠，杨辉荣，方岩雄，尹国强（广东工业大学轻工化工学院，广东广州quotquotquot）摘要：以吡啶为原料，乙酸乙酯做溶剂，两步法合成高效酰化催化剂二甲氨基吡啶采用正交实验法考察了各种因素对反应的影响，得到了最佳合成条件，该法具有原料易得，条件温和等优点关键词：二甲氨基吡啶；酰化催化剂；合成中图分类号：-./ 文献标识码：0 quotquot11amp quotquot）文章编号：（quotquotquot1/quot 酰化反应是最常见的化学反应之一最初的酰化催化剂为吡啶，但对高位阻、低活性的底物，用结果往往不理想amp1 年23453676898 和:33lt7698 在研究间氯苯胺的苯甲酰化时发现，〔，二甲氨基吡啶（以下简称gt0）代替吡啶时，反应速度提高quot A quot 倍〕因此人们对gt0的制备方法和应用进行了广泛的研究，发现gt0 中给电子的二甲氨基与吡啶环的共轭作用，能强烈地激活环上氮原子进行亲核取代反应，从而提高反应速度和产率由于其显著的催化效〔/果，被誉为酰化反应的“超级催化剂” 〕gt0 还可以显著地提高许多有机反应的速度和产率，酚、如醇、胺的酰化、酯交换、醇类醚化等有机反应以及界面反应中的反相相转移催化剂，并已在精细化工的诸多领域得到广泛的应用，与传统的以吡啶为酰化催化剂相比较，gt0 催化〔amp，具有如下优点1〕：（）反应速度快，（比吡啶高个数量级）因而可大大缩短反应时间，提高劳动生产率；（）反应温度低，条件温和，易控制，操作方便；（/）反应收率高，产品纯度高对于空间位阻大的醇类，酰化效果尤佳，能使一些一般条件下难于进行的反应得以完成；（）可使用的溶剂范围广，如在苯、甲苯、二氯甲烷、氯仿、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙酸酐、吡啶及三乙胺等中均可进行反应（略溶于己烷和环己烷，微溶于水）；（）用量小，副反应少，气味小〔’〕gt0 的合成方法很多，由于其中的双吡啶法在国内最为常见，“一勺烩” 产率低（仅为，（/ /B ）因而难以推广和采用两步法即由吡啶和氯化亚砜制备 C 吡啶基）氯化吡啶盐〔〕酸盐，（俗称双吡啶盐酸盐）然后再与gtD 发生亲核取代反应，在吡啶环上引入二甲氨基而制得三甲氨基吡啶此合成路线具有一定的实际应用价值，但有的文献采用有毒的氯苯做为〔quot 〔/ 〔amp ，（，（文献总收率B A ampB ；溶剂〕有的文献后处理时间长 A /E） A 〕收率低 A 〕双吡啶盐quotB A ampB ，gt0ampB A ’B ）为了扩充gt0 合成工艺方法的操作平台，本文以无毒乙酸乙酯做溶剂，两步法合成，并采用正交实验法对工艺进行探讨，取得了较好的结果，总收率达收稿日期：quotquot作者简介：（，讲师，邓旭忠amp’）男，主要研究方向为有机合成、有机分析及波谱分析万方数据quot 反应式为：主要试剂与仪器试剂与仪器（）仪器日本产amp’ ’amp -.’/quotquot 型红外光谱仪；北京第三光学仪器厂/ 0 型显微熔点仪（1）主要试剂（以；（；吡啶 2 ’ ，345 处理后重蒸）无水乙醇6 ）氯化亚砜2 ’ ，（；（重蒸）氯仿 6 ）；（；（乙酸乙酯 2 ’ ）二甲基甲酰胺2 ’）1 中间体双吡啶盐的制备在7quot8- 烧瓶中，（先后加入18- quot 789:）吡啶、（quot lt89:）8- 氯化亚砜、（quot quotlt89:）8- 乙酸乙酯装上带有氯化钙干燥管的回流冷凝管，加热回流7 后，常压蒸除溶剂，冷却，析出晶体然后加入无水乙醇1quot8-，搅拌，待土黄色沉淀析出后，抽滤，以无水乙醇洗涤多次，真空干燥，得〔/〕土黄色晶体双吡啶盐gt gt，收率为7 ，（以吡啶计）8 A/ B /C（文献值/7 B 7quotC ）（/ 二甲氨基吡啶 D.2）的制备在装有搅拌器、回流冷凝管和温度计的7quot8- 三口烧瓶中加入lt quot quot quot//89:）（上述制得的双吡啶盐和7 / quot quotltlt89:）（（，二甲基甲酰胺D.E）控制反应温度7quot B gtquotC 搅拌反应 1 7 至呈均液相后，蒸出部分溶剂，冷却至室温后结成硬块在冰水浴中，缓慢加入预冷的1quot 345 溶调液，A5 值至/，然后减压蒸馏蒸出吡啶及大部分的水（（约8-）置冰箱中 F 7C ）冰冻数小时后析出晶体抽滤，滤渣用1quot8- 氯仿溶解，滤液用/quot8- 氯仿分三次萃取合并溶解液及萃取液，用无水硫酸镁干燥后，活性炭脱色处理蒸去氯仿，余液置冰箱中冷却，得块状D.2 粗品将粗品用乙酸乙酯重结晶，并用活性炭脱色，得白色片状结晶 D.2 1 1，收率7（文献：/ 〔〕，B /7 ）8Aquot B quotC（文献值quotlt B quotC ）（：D.2 的红外光谱利用溴化钾压片法测定其主要特征峰如下G8 ）gtquot，，（吡7gt /77 ；（；啶环骨架）gt7 H6 ）1quot，（H65）而在gt7quotG8 处无吸收峰，1lt7 说明取代氨基是在吡啶环〔，上产品 D.2 的红外谱图与文献值/〕一致 1 结果与讨论1 中间体双吡啶盐的制备〔〕文献中有使用过量二氨亚砜作溶剂，但反应时间（需静置quotI），也有使用高沸点的有毒〔/〕的氯苯作溶剂本文中使用了无毒的乙酸乙酯作溶剂，可以提高效率和安全性，避免其它副〔/〕产物的产生本实验采用-（/）（，正交实验法探讨了吡啶与氯化亚砜的物质的量之比2）反应（，（等三个因素对双吡啶盐产率的影响，时间J）乙酸乙酯用量6）万方数据见表，结果见表 1 表（正交实验法设计quot ）表0 双吡啶盐合成的正交实验结果amp ’ 实验编号amp ’ 产率 5 水平（：（吡啶）氯化亚砜）反应时间乙酸乙酯quot 4 -.- / 0 0 0 0 -.0 1 2 0 -. / 0 0 4 从表0 的极差可以看出，各因素对产率的影响程度 1 0 0 1-为amp 3 ’ 3 从各因素位极之和的平均值可看出，合成/ 0 1 0 14双吡啶盐的最佳配合是amp0 ’0 0 即最佳反应条件为：吡4 0 4啶与氯化亚砜的摩尔比为- . 0，酸乙脂用量为乙 2 0 1 2 回流反应1 在此条件下进行多次实验验证，2quot，平均02 1产率约为145 0 1（0 0 6 二甲氨基吡啶78amp9）的制备0 4 〔0〕郑其煌，曾陇梅等采用相转移催化剂9:/-- 以 A 0 4 4 1 -提高收率，但后处理复杂本实验无需加相转移催化剂A0 1 4 4 在产品回收过程中，由于氯仿可以回收利用，因此必须多A0 - 1 4 4 4 B 2 - 次萃取以提高萃取率本文采用quot（）正交实验法探讨（，了双吡啶盐与二甲基甲酰胺的物质的量之比amp）反应表 6 二甲氯基吡啶合成的正交实验结果（，（等三个因素对产率的影响见表温度’）反应时间）实验编号amp ’ 产率5，结果见表表（正交实验法设计quot ）0 0 0 0 amp ’ 4 水平（：（吡啶）氯化亚砜）反应温度lt 反应时间0 1 -.1 - 1- 1 1 0 0 / 0 -.0- 1- /- 0- / 0 0 1 -.01 /- 4- 01 4 0 从表中极差可以看出，各因素对产率影响程度为2 0 amp 3 ’ 3 ，（说明二甲基甲酰胺78gt）的用量对产率有较10大影响，而反应温度、反应时间对产率影响不大，从各因0 02 -素位极之和的平均值可以看出，合成 6 二甲氨基吡啶0 1的最佳配合是amp0 ’0 即最佳反应条件为：双吡啶盐与 A 40 4 78gt 的摩尔比为- . 0 -，反应温度为1- /-lt（与反A0 2 - 4应温度/- 4-lt 的产率相差不大，取反应温度1- A0 / 4 4 ，/-lt 即可）反应时间为0 1 在此条件下进行多次实验B - 4 0 - 验证，平均产率约为15结论采用（）“两步法”合成 6 二甲氨基吡啶，采用正交实验法对工艺进行了探讨，其中吡啶盐酸盐合成的最佳反应条件为：以乙酸乙酯做溶剂，吡啶与氯化亚砜的摩尔比为- . 0，回流反万方数据145 ， 6 二甲氨基吡啶合成的最佳反应条件为：应1 后，产率约为双吡啶盐与78gt 的摩尔比为quot quot ，反应温度为amp ’ ，反应时间为quot amp，产率约为amp quot 总产率为quot （）以乙酸乙酯为反应介质，操作简便，易于控制，有效地缩短了反应时间，提高了收率，利于工业化生产quot 参考文献：〔〕〔quot ./ （：李英quot 介绍一类高效酰化催化剂—二烷基氨基吡啶-〕化学试剂，，）//1.0 quot 0〔〕〔，..0，：曹广宏quot 0 2 二甲氨基的合成及应用-〕湖北化工，（）1/ quot〔〕瘳联安，〔quot ..amp （：郭奇玲quot 0 2 二甲氨基吡啶的合成及其催化的有机反应-〕合成化学，，）amp1 quot 〔0〕盛永莉，〔quot ..3，：朱正方quot 0 2 二甲氨基吡啶的合成与应用研究-〕化学世界，（）amp/1amp. quot〔amp〕段湘生，曾文平，〔quot ：聂萍quot 0 2 二甲氨基吡啶的合成及应用-〕精细化工中间体，，（amp）amp1/ quot〔〕黄积涛，孙经武，曹爱丽，张嘉琪quot 高分子酰化催化剂：0 2 2 吡咯啉基）聚（〔quot 吡啶的合成-〕化学世界，，.. ：（3）313 quot〔3〕黄积涛，曹爱丽，等〔quot ..0 （：邵仕香，quot 新型烷基氨基吡啶高效酰化催化剂单体的合成-〕化学世界，，0）//1 . quot〔/〕曾昭钧，张伟，王辉“一勺烩” quot 〔quot ..amp （：工艺合成0 2 二甲氨基吡啶-〕中国药物化学杂志，，）13 quot amp〔.〕黄量，吴克美，等〔 4 ./ （：孟佳克，4 高效酰化催化剂—二甲氨基吡啶的合成-〕化学试剂，，0）.1.amp quot 0〔〕周天赐，〔，./，：鲁燮英quot 高效酰化剂—0 2 二甲氨基吡啶的简易制备法-〕医药工业，（）1 quot〔〕杨海康，李文遐，等顾得本，quot 0 2 二甲氨基吡啶的合成方法的改进，〔quot ：化学试剂-〕..，（）amp1amp3 quot 〔〕郑其煌，〔quot .. ：曾陇梅quot 0 2 二甲氨基吡啶的合成-〕中国医药工业杂志，，（3）/1. quot〔〕〔quot ..，：李报庆quot 高效酰化催化剂0 2 二甲氨基吡啶的合成研究-〕化学世界，（/）00103 quot〔0〕〔quot ..，：李报庆quot 高效酰化催化剂0 2 二甲氨基吡啶的合成方法的改进-〕化学世界，（3）1amp quot〔amp〕杨萃芳，〔quot .. 0 ：杨征宇quot 夏鹏quot 0 2 二甲氨基吡啶合成工艺的改进-〕中国医药工业杂志，，（3）1 quot〔〕〔quot ..3，：俞开潮quot 0 2 二甲氨基吡啶的简便合成-〕湖北化工，（）31/ quot〔3〕奚关根，〔quot ../ ：孙杰quot 肖繁花quot 0 2 二甲氨基吡啶合成方法的改进-〕化学试剂，，（）.1 quot〔/〕陈育平，余志刚，等〔，张友链，quot 0 2 二甲氨基吡啶的改进合成-〕湖北师范学院学报，（：（自然科学版）...，0）10 quot 〔.〕陈耀，〔quot ：杨义雄quot 高效酰化催化剂0 2 5678 -〕海峡药学，，（）1 quot quotamp’ -./ 0./-12 345 67 089.-1’8:74. 59: lt1gtA，B7: CD1EA，F7:BG1HDA，1JDGA BI: （FGKLMN O PQRDKGL 9ADQQEDA GS TDAM ISUMEN，5VW，GAgt amp.，PDG）01SDRQMNLGRD1XNEDSDQ，YDS O DA GKNLGMDA KGMGLNUM，UNMQUDgtQS D MZ UMQXU ZDM XNED1 lt57’/：G DU SDQ GU EGZ RGMQEDGL，QMNL GKQMGMQ GU MHDK ULQM quot WQ DOLQKQ O GLL YDSU O OGKMEU MQ UN1 GS MQUDU DU SDUKUUQS N MQ ZGN O EMAGLDgtGMD，MQ XMDRGL MQKLAN KSDMDU GEQ GLU SQMQE1 GSRDQS quot WQ RQMS GU RD.。