2-甲基吡啶（精选4篇）
2-甲基吡啶 篇1
2 - 羟基- 6 - 三氟甲基吡啶是合成内吸性杀菌剂啶氧菌酯的中间体,啶氧菌酯是内吸性杀菌剂,防治对象广谱,主要用于防治麦类的叶面病害如叶枯病、叶锈病、颖枯病、褐斑病、白粉病等,与其他甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂相比,啶氧菌酯对小麦叶祜病、网斑病和云纹病有更强的治疗效果。是线粒体呼吸抑制剂,即通过在细胞色素b和C1 间电子转移抑制线粒体的呼吸。防治对14 - 脱甲基化酶抑制剂、苯甲酰胺类、三羧酰胺类和苯并咪唑类产生抗性的菌株有效。啶氧菌酯一旦被叶片吸收,就会在木质部中移动,随水流在运输系统中流动; 它也在叶片表面的气相中流动并随着从气相中吸收进入叶片后又在木质部中流动。无雨条件下用啶氧菌酯[250 g( a. i. ) /hm2]喷雾处理的作物和将同样喷雾处理后2 h的作物暴露于降雨量为10 mm、长达1 h进行比较,结果表明两者对大麦叶枯病的防治效果是一致的。正是由于啶氧菌酯的内吸活性和熏蒸活性,因而施药后,有效成分能有效再分配及充分传递,因此啶氧菌酯比商品化的嘧菌酯和肟菌酯有更好的治疗活性。啶氧菌酯由先正达公司于2001 年在欧洲推出,2006 年,杜邦公司收购该产品,同时将其杀虫剂氯虫苯甲酰胺( 康宽) 使用权授权给先正达。其后杜邦公司将此产品在拉美,北美等市场登记。合成2- 羟基- 6 - 三氟甲基吡啶一般采用吡啶法和合环法。
吡啶法: 工业化的方法以2 - 甲基吡啶直接氯代后氟化,1981 年日本石原产业株式会社专利报道了以氯气及氟化氢和2 - 甲基吡啶高温气相反应一步制得,1982 年捷利康专利中报道以三氯甲基吡啶为原料与氟化钾卤交换制得,1983 年陶氏专利报道了用液态氟化氢氟化三氯甲基吡啶制得三氟甲基吡啶1998 年先正达专利提到了直接羟基化2 - 氯- 6 三氟甲基吡啶制2 - 羟基6 - 三氟甲基吡啶1999 年陶氏和先正达共同申请羟基化2 - 氟- 6 - 三氟甲基吡啶。方法如下:
本工艺采用合环法以乙烯基乙醚为起始原料,经过醚化,成环,水解,脱羧四步反应合成得到。
具体合成路线见图1,各步的化合物已经经过核磁共振氢谱确认结构,高效液相色谱确认纯度。
1 实验
1. 1 仪器和试剂
Bruker AV 400 ( 400 MHz) 型核磁共振仪( CDCl3为溶剂,TMS为内标) ; 安捷伦1100 系列高效液相色谱( 流动相: 乙腈和0. 02% 三氟乙酸水,流速2 m L·min- 1; 方法: BD220TF3;保留时间: 16 min) ,二氯甲烷,乙醇,喹啉,甲苯均为化学纯,药品购自国药集团化学试剂有限公司; 21% 的乙醇钠- 乙醇溶液自制。
1. 2 合成方法
1. 2. 1 4 - 乙氧基- 1,1,1 - 三氟丁- 3 - 烯- 2 - 酮的合成
在2 L四口反应瓶中,加入1. 16 L二氯甲烷,加入吡啶( 109 g,1. 39 mo L,1 equiv ) , 加入三氟乙酸酐( 292 g,1. 39 mol,1 equiv) 冰盐水降温至- 5 ℃ , 滴加乙烯基乙醚( 100 g,1. 39 mol,1 equiv) ,温度控制在0 ~ 10 ℃ ,滴毕,搅拌30 min,自然升温至室温,室温搅拌15 h。TLC中控,原料点消失。在反应瓶加入盐酸,加水洗去吡啶,有机相用500 m L碳酸钠溶液和500 m L饱和食盐水洗2 次,收集有机相无水硫酸钠干燥,30 ℃ 减压浓缩,得褐色油状液体[1]。粗品油泵减压蒸馏得无色4 - 乙氧基- 1,1,1 - 三氟丁- 3 - 烯- 2 - 酮( 191g,收率: 82% ) 。
1. 2. 2 2 - 羟基- 6 - 三氟甲基烟腈的合成
在2 L四口反应瓶中,加入1 L无水乙醇,加入4 - 乙氧基- 1,1,1 - 三氟丁- 3 - 烯- 2 - 酮( 150 g,0. 89 mol,1 equiv) ,加入氰基乙酰胺( 75 g,0. 89 mol,1equiv) 冰浴降温至0 ℃ ,滴加21% 的乙醇钠- 乙醇溶液( 432 g,1. 33 mol,1. 5 equiv)温度控制在10 ℃ 以下,滴毕室温搅拌30 min,升温至回流保温反应[2,3]8 h,HPLC中控,原料< 1% 。向反应瓶中滴加2mol / L的盐酸,调p H = 3,45 ℃ 减压浓缩至液体浑浊,降温析晶得黄色2 - 羟基- 6 - 三氟甲基烟腈[4]( 127 g,收率:76% ) 。1H - NMR ( 400 MHz, CDCl3) δ: 8. 72 ( d,j = 7,3Hz,1H) ,7. 11 ( d,j = 7. 2 Hz,1H) 。
1. 2. 3 2 - 羟基- 6 - 三氟甲基烟酸的合成
在1 L的四口反应瓶中,加入2-羟基-6三氟甲基烟腈(120 g,0.64 mol,1 equiv),加入氢氧化钠(76.6 g,1.91 mol,3 equiv)和766 m L 70%的乙醇-水溶液,升温至回流保温反应6 h,TLC中控,原料点消失反应完毕[5,6]。45℃减压浓缩至小体积,盐酸调p H=3升温加入460 m L水至反应液溶清搅拌20 min,降温析晶得淡黄色2-羟基-6三氟甲基烟酸[7](121g,收率:92%)。1H-NMR(400 MHz,CDCl3)δ:12.95(s,1H),8.72(d,j=7.4 Hz,1H),7.11(d,j=7.3Hz,1H)。
1.2.4 2-羟基-6-三氟甲基吡啶的合成
在1 L四口反应瓶中,加入喹啉( 124 g,0. 97 mol,2 equiv) ,加入2 - 羟基- 6 三氟甲基烟酸( 100 g,0. 48 mol,1 equiv) 升温至220 ℃ 保温反应4 h,HPLC中控,原料< 1% ,反应完全[8,9]。降温至室温,加入350 g的甲苯和60 g 50% 的氢氧化钠溶液,接着加入350 g水升温至30 ~ 40 ℃ 搅拌30 min,过滤除去黑色杂质,收集水相。甲苯层再加入30 g50% 的氢氧化钠溶液和170 g水洗一次。合并两次水相再用260 g甲苯洗一次,分层,收集水相活性炭脱色。过滤,滤液用盐酸( 195 g,35% ,1. 92 mol) 调p H至酸性,滤液搅拌过夜过滤得灰白色固体( 64 g收率: 82% ) HPLC纯度98. 2% 。1H - NMR ( 400 MHz,CDCl3) δ: 7. 71 ~ 7. 63 ( m,1H) ,7. 0~ 6. 91 ( m,2H) 。
1. 3 表征
反应完成,通过Bruker AV 400 ( 400 MHz) 型核磁共振仪( CDCl3为溶剂,TMS为内标) ,对第二,三,四步的产物: 2- 羟基- 6 - 三氟甲基烟腈,2 - 羟基- 6 - 三氟甲基烟酸,2 -羟基- 6 - 三氟甲基吡啶进行结构确认。见图2 ~ 图4。
2 结果与讨论
本品经过四步反应合成得到,对于第二步反应后处理进行改进,直接通过浓缩溶剂对产品进行精制并对碱及溶剂进行了选择,实验结果表明选择乙醇- 乙醇钠体系收率较高。实验结果见表1。
另通过实验验证乙醇钠为原料4 - 乙氧基- 1,1,1 - 三氟丁- 3 - 烯- 2 - 酮1. 5 当量最为合适。
第三步水解反应中,对于不同水解方法进行尝试,见表2。
通过实验验证,并且参照了各自体系后处理难易及反应时间,最终选择了20% Na OH水溶液体系。
第四步反应中,选用喹啉做脱羧溶剂,相对于选用其它高温溶剂,收率高,后处理简单。不同溶剂对于收率的影响见表3。
*转化率(%)。
另外,该工艺原料成本较低,后处理相对简单且每步收率较高,为合成2 - 羟基- 6 - 三氟甲基吡啶提供可行的工艺。
3 结论
2 - 羟基- 6 - 三氟甲基吡啶是内吸性杀菌剂啶氧菌酯关键中间体,本实验方法以乙烯基乙醚为起始原料与三氟乙酸酐反应,制得4 - 乙氧基- 1,1,1 - 三氟丁- 3 - 烯- 2 - 酮,再和氰基乙酰胺成环,得到2 - 羟基- 6 - 三氟甲基烟腈,随后在20%Na OH的水溶液中水解得到2 - 羟基6 - 三氟甲基烟酸。最后,在喹啉中高温脱羧得到2 - 羟基- 6 - 三氟甲基吡啶。本实验方法原料成本较低,后处理简单,且每步收率较高,易操作,易实现工业化生产。
参考文献
[1]Robert frank,Gregor Bahrenberg,Bernhard lesch.Substituted methanesulfonamide derivatives as vanilloid receptor ligands[P].US2013/0079373 A1.
[2]Myeongseopkim,hyungchulryu,dongwookkang.2-(3-Fluoro-4-methylsulfonylaminophenyl)propanamides as Potent Transient Receptor Potential Vanilloid 1(TRPV1)Antagonists:Structure-Activity Relationships of 2-Amino Derivatives in the N-(6-Trifluoromethylpyridin-3-ylmethyl)C-Region[J].J.med.chem.,2012,55:8392-8408.
[3]Jian,Tiany-ing.Acylated spiropiperidine derivatives as melanocortin-4 receptor modulators[P].WO 2007/041052 A2.
[4]董磊,赵春深,宋吾燕.2,6-二氯-4-三氟甲基烟腈合成的改进[J].广东化工,2013(04):18.
[5]张芳江,许成娣,秦玉艳,等.2-羟基-6-三氟甲基烟腈和酸的制备方法[P].CN 101265229 A.
[6]Rubbo,Gillespie.P-aminobenzoic acid is a growth factors for the acetone-butanol organism,clostridium acetobutylicu M:Nature,1940,146(839):2283-2284.
[7]冒其昆,杜杨.4-三氟甲基烟酸的合成工艺[J].精细化工,2015,32(09):1077-1080.
[8]GB 2305174 A Paul john de fraine,martin charles Bowden,partrick mcneilly[S].
[9]Pengfei Lu,Carolina Sanchez,Josep Cornella.Silver-Catalyzed Protodecarboxylation of Heteroaromatic Carboxylic Acids[J].Organic letters,2009,24:5710-5713.
2-甲基吡啶 篇2
本文针对现有合成工艺的不足进行了优化改进,并通过FT-IR、1H NMR、19F NMR、13C NMR、UV-Vis和HPLC对最终产物进行定性和定量分析。
1实验部分
1.1主要仪器和试剂
Nicolet 6700傅立叶红外光谱仪,UV3600紫外/可见/近红外分光光谱仪,UFLC-2010 PLUS高效液相色谱仪,Bruker Avance II400MHz核磁共振波谱仪测定,以TMS做内标。2,3-二甲基吡啶和三氟乙醇为工业级,常用试剂和溶剂乙酸、30%H2O2、二氯甲烷、乙腈、四丁基溴化铵(TBAB)、硝酸、醋酐、氯化亚砜等均为分析纯。
1.2实验方法
(1)氧化:250 mL反应瓶中加入46 mL (0.4 mol)化合物(1)、80 mL冰乙酸和lmL浓硫酸做催化剂,加热至85～110℃之间,逐滴加入55 mL (约0.55 mol) 30%H2O2,保温反应直至TLC检测反应完全,减压蒸馏除去乙酸和水,得化合物2,3-二甲基吡啶-N-氧化物(2)粗品,直接进行下一步反应。
(2)硝化:冰浴下向上述所得化合物(2)中加入15mL浓H2SO4,然后移至80～90℃,缓慢滴加由50 mL98%的浓H2SO4和70 mL 65%的浓HNO3配成的混酸,反应结束将反应液倒入碎冰中,Na2CO3调pH=8-10,氯仿萃取浓缩得粗产物,乙醇重结晶得黄色晶状4-硝基-2,3-二甲基吡啶-N-氧化物(3) 51.48 g,产率76.6%。1H NMR (CDCl3,400MHz) 8 (ppm):8.18 (d,J=7.2 Hz,1H,o-H),7.68 (d,J=7.2 Hz,1H,m-H),2.56 (s,3H,o-CH3),2.54 (s,3H,m-CH3)。
(3)取代:250 mL反应瓶中加入25mL 2,2,2-三氟乙醇、20 mL乙腈、13.8 g碳酸钾和2 g相转移催化剂和8.41 g (0.05 mol)化合物(3),回流反应6～8 h,反应完全后蒸干,用甲苯萃取,过滤除去无机盐,滤液蒸干得棕黑色的粗产物10.38 g,产率93.8%,可直接用于下一步反应。乙酸乙酯重结晶得到白色的2,3-二甲基-4-(2,2,2-三氟乙氧基)吡啶-N-氧化物(4)。1H NMR (CDC13,400MHz)δ(ppm):8.12 (d,J=7.2 Hz,1H,o-H),6.65(d,J=7.2 Hz,1H,m-H),4.39 (q,2H,p-OCH2-),2.48(s,3H,o-CH3),2.19 (s,3H,m-CH3)。
(4)醇化:在冰浴下,向6.64 g (0.03 mol)化合物(4)中滴加10 mL乙酸酐和0.1 mL H2SO4,搅拌均匀移至90～105℃至反应结束,减压除去乙酸和乙酸酐,加入3.6 g NaOH配成的10～15%稀溶液,于60℃进行水解反应,水解完全后,用乙酸乙酯萃取、浓缩、重结晶,得到白色化合物2-羟甲基-3-甲基-4-(2,2,2-三氟乙氧基)吡啶(5)5.38 g,产率81%。1H NMR(CDCl3,4001MHz)δ(ppm):8.35 (d,J=5.6 Hz,1H,o-H),6.68 (d,J=5.6Hz,1H,m-H),4.68 (s,2H,o-CH2-),4.42 (q,2H,p-OCH2-),2.10 (s,3H,m-CH3)。
(5)氯甲基化:将5.38 g (0.0243 mol)化合物(5)溶于10 mL CH2Cl2,-10-10℃缓慢滴加6 mL SOC12和6mL CH2Cl2的混合液,保温反应3-5 h,减压浓缩至5～7mL,逐滴滴加乙酸乙酯,析出白色固体,过滤即得到最终产品化合物2-氯甲基-3-甲基-4-(2,2,2-三氟乙氧基)吡啶盐酸盐(6) 6.15 g,产率91.7%。用丙酮与乙醇的混合液进行重结晶,得到白色针状晶体。HPLC测得纯度为99.33%(如图1)。1H NMR (DMSO,400MHz)δ(ppm):8.65 (d,J=7.2 Hz,1H,o-H),6.84 (d,J=7.2Hz,1H,m-H),4.69 (s,2H,o-CH2-),4.31 (q,2H,p-OCH2-),2.28 (s,3H,m-CH3)。
2结果与讨论
2.1主要反应步骤
(1)氧化反应:反应采用双氧水-冰乙酸体系的同时,使用了浓H2SO4作催化剂,此工艺可以明显地提高氧化效率,同时浓硫酸的存在不影响下一步硝化反应;(2)硝化反应:用Na2CO3中和酸液,避免了用强碱NaOH中和骤然释放的大量热量而引起的产物变性,提高了产品质量;(3)取代反应:反应溶剂用乙腈代替文献[6]中的二甲亚砜,反应缓和且易于控制,后处理方便;(4)醇化反应:采用碱式水解,最大限度地降低了反应的可逆性,使反应转化更彻底,且腐蚀小、后处理方便、产物纯度和收率都有所提高。(5)氯甲基化反应:采用-10-10℃的较低温度,反应缓和,副反应少,后处理采用滴加不良溶剂乙酸乙酯析晶的方法,方便快捷,产品品质好且收率高。
2.2定性分析
对最终产物2-氯甲基-3-甲基-4-(2,2,2-三氟乙氧基)吡啶盐酸盐采用FT-IR、UV-Vis、1H NMR、19F NMR和13C NMR进行了定性分析。以DMSO-d6做溶剂400MHz核磁共振仪测得氢谱数据,其中吡啶环上甲基氢在2.28 ppm出现一个单峰,4.31 ppm出的四重峰对应三氟乙氧基中亚甲基上的氢,4.69 ppm处的单峰对应为氯甲基的氢,6.84 ppm和8.65 ppm的两个双峰分别对应吡啶环间位和邻位的氢,其耦合常数均为7.2 Hz,HC1的氢可能由于在溶剂中处于游离状态未能在图谱中显示出来;19F NMR在化学位移-72.58 ppm的单峰毫无疑问对应着三氟甲基的氟;13C NMR的10.45,66.29,110.11,122.76,125.11,128.12,143.38,150.89和166.68的峰分别与化合物的9个碳原子相对应。UV-Vis(乙腈):λmax=209 nm;FT-IR:742.74 cm-1是(C-C1)的伸缩振动峰,1167.19 cm-1是(C-O-C)的伸缩振动峰,1266.89 cm-1是(C-F)的伸缩振动峰,1614cm-1是(C=N)伸缩振动峰。
2.3定量分析
采用岛津高效液相色谱仪(HPLC)、PDA检测器和C18液相色谱柱对最终产物2-氯甲基-3-甲基-4-(2,2,2-三氟乙氧基)吡啶盐酸盐做出定量分析,并确定了用体积比乙腈:缓冲液(磷酸二氢钾和磷酸氢二钾配成pH值6.8)=45:55且流速为1.0 mL/min的流动相、柱温40℃、检测波长209 nm的测试条件。
3结论
以2,3-二甲基吡啶为原料,经浓硫酸催化N-氧化、碱式水解、低温氯化等五步反应,制备出2-氯甲基-3-甲基-4-(2,2,2-三氟乙氧基)吡啶盐酸盐。采用该工艺成本低、操作简便、污染小、产率高,五步总收率可达53.3%,适于工业化生产。对最终产物做出详细的定性与定量分析,得到以PDA检测器和C18液相色谱柱,用磷酸二氢钾和磷酸氢二钾配成pH=6.8的缓冲溶液,然后采用乙腈:缓冲液=45:55且流速为1.0 mL/min的流动相,柱温40℃、检测波长209 nm的高效液相色谱条件。
参考文献
[1]Barradell LB,Faulds D,McTavish D.Lansoprazole[J].Drugs,1992,44(2):225-250.
[2]王瑞彬,丁惟培.质子泵抑制剂的开发及研究现状[J].中国药物化学杂志,1995.5(1):73-78.
[3]Tadashi M,Teteuro T,Shin-ichiro H.Use of basic inorganic salts of magnesium or calcium for the stabilisation of henzimidazole derivatives[P].EP 0237200(A2).1987-09-16.
[4]Masayasu K.A method of producing 4-alkoxvpyridine-1-oxides[P].EP0297783(A2).1989-01-04.
[5]Masayasu K,Yoshio T,Norio I.Production of2-(2-Pyridylmethylsulfinyl)-benzimidazole compounds[P].EP0302720(A1).1989-02-08.
2-甲基吡啶 篇3
常规镀银采用的是氰化物镀银工艺,镀液分散能力、深镀能力好,性能稳定,但氰化钾有剧毒。2003年国家发改委就将“含氰电镀”列为“淘汰类”,对电镀金、银、铜基合金及预镀铜打底工艺暂缓淘汰[1]。可见,以无氰镀银代替氰化镀银是镀银工艺发展的必然趋势。
目前,国内外对5,5-二甲基乙内酰脲为配位剂的无氰镀银工艺,已经作了一些研究,并取得了一定成果,但是仍存在镀层形貌不好、外观不亮、光亮剂组成过于复杂等缺点[2]。光亮镀银的效果取决于光亮剂的选择。为此,对以5,5-二甲基乙内酰脲为配位剂的无氰镀银体系光亮剂进行了筛选研究。
1 试 验
1.1 电镀工艺流程
以纯度为99.99%的银板为阳极,以1 cm×2 cm的紫铜片为电镀基体进行镀银。工艺流程:封样→阴极电解除油→蒸馏水洗→强浸蚀→蒸馏水洗→弱浸蚀→蒸馏水洗→预镀银→蒸馏水洗。阴极电解除油:30~40 g/L Na3PO4,30~40 g/L Na2CO3·12H2O,5 g/L Na2SiO3,温度70 ℃,J=30 mA/cm2,时间1.5 min。强浸蚀:25%(体积比) 98%浓H2SO4,12.5%(体积比) HNO3,余量为蒸馏水,室温下处理1 min。
1.2 基础镀银工艺
以5,5-二甲基乙内酰脲为配位剂的无氰镀银体系的镀液组成及电镀工艺条件:24 g/L AgNO3,100 g/L 5,5-二甲基乙内酰脲,80 g/L TD-8,13 g/L TD-6,光亮剂多种,根据条件变化;镀液pH值8.5~9.0,电流密度根据研究条件变化,温度25 ℃,电镀时间30 min。
1.3 光亮剂的选择
镀液中加入不同光亮剂后,银镀层外观见表1[3,4]。
(续表1)
表1的结果表明:维生素B1, 2,2-联吡啶在无氰镀银体系中有很好的光亮效果,但维生素B1在碱性溶液中易分解,长时间电镀后镀液颜色发黄,故不采用;1, 4-丁炔二醇可以使镀层更加细致,但不产生光亮效果。
1.4 测试分析
将镀层直接暴露在大气中,观察镀层表面的变色情况。采用目测法检测镀层外观。采用2种方法测试镀层的结合力:(1)在薄铜片上镀银后,2次弯折90°,观察镀层是否有剥离、脱落等现象;(2)将镀好的试片放入烘箱,加热到200 ℃,保温1 h 后快速取出放入冷水中,观察镀层是否有起皮、鼓泡现象。
采用X射线衍射仪(Xpert Highscore PaNalytical)对镀层的结构进行分析。采用Cu靶,扫描范围2θ为10°~80°,扫描速率为8°/min。
采用环境扫描电子显微镜(ESEM; XL30 ESEM TMP, Philips, UK)对镀层的表面形貌进行分析。
采用三电极两回路的电化学测量体系,在CHI660B 型电化学工作站上测试镀液的阴极极化曲线,电位扫描速率为0.5 mV/s。
2 结果与讨论
2.1 2,2-联吡啶含量对镀层外观的影响
镀液中添加不同量2,2-联吡啶后银镀层的外观见表2。从表2可以看出,加入2,2-联吡啶后,在小电流密度条件下镀层表面发雾,较大电流密度条件下镀层为光亮的银白色。当其浓度超过1.2 g/L时,加大电流密度也制备不出光亮的银镀层。可见,含氮杂环化合物2,2-联吡啶可以细化镀层的晶粒,使镀层更加平整,扩大镀液的电流密度范围。
2.2 2,2-联吡啶对镀层结构的影响
图1为镀液中加入0.8 g/L 2,2-联吡啶后银镀层的XRD谱,电流密度为1.0 A/dm2,为便于比较,同时列出了无2,2-联吡啶时的XRD谱。对图1的XRD谱的分析结果见表3。
从表3可以看出,无光亮剂镀液中制备的银镀层的晶体择优取向沿着(200)晶面,含光亮剂银镀层的晶体择优取向沿着(111)晶面。吸附于电极表面的光亮剂通过阻碍金属的电沉积过程,实现晶粒细化。添加剂选择性吸附于电极的某一晶面,增加了该晶面的电结晶活化能,从而使该晶面在电沉积过程中转化为慢生长面而最终保留下来,形成镀层最终的择优取向[5]。镀液中2,2-联吡啶主要通过N原子吸附在银电极表面,并且在金属银的不同晶面上的吸附强度明显不同,表现为对银电极不同晶面的电沉积过程的阻化效果不同。2,2-联吡啶在(111)晶面的强烈吸附导致银镀层形成沿(111)晶面的择优取向。
从表3还可以看出:基础镀液中加入2,2-联吡啶后,晶面的半峰宽增大,根据Dhk1公式[6],半峰宽越大,晶粒越小;2,2-联吡啶的加入使银镀层的晶粒尺寸降低了1/2左右,晶粒得到显著细化。以上结果表明,在以5,5-二甲基乙内酰脲为配位剂的无氰镀银体系中加入2,2-联吡啶,可显著细化银镀层的晶粒。而目前常用的氰化物镀银所采用的光亮剂多为含硫化合物,在电极上分解产生的小分子硫化物很容易进入银镀层,使银镀层的成核过程及择优取向发生明显变化,这样的银镀层不仅容易变色,力学性能也会降低。
2.3 2,2-联吡啶对镀层形貌的影响
图2为在基础镀液中加入0.8 g/L 2,2-联吡啶前后银镀层表面的SEM形貌,电流密度1.0 A/dm2。
从图2可以看出,加入2,2-联吡啶后,镀层的表面变得更加平整,结晶也更加细致。这是因为加入镀液中的2,2-联吡啶能够吸附在阴极表面并形成致密的吸附层,阻碍了配位银离子的放电过程以及吸附银原子的表面扩散过程,增大阴极极化,降低了电极反应速率,从而细化了镀层的晶粒。
2.4 2,2-联吡啶对耐磨性的影响
镀液中加入0.8 g/L 2,2-联吡啶前后银镀层磨损失重量分别为1.8,1.5 mg,电流密度为1.0 A/dm2。
由此可知,添加2,2-联吡啶后银镀层的磨损失重量有所减少,耐磨性提高。耐磨性的提高是由于2,2-联吡啶的加入使镀层的晶粒得到细化的结果。
2.5 2,2-联吡啶对阴极极化曲线的影响
在基础镀液中加入0.8 g/L 2,2-联吡啶前后测得的阴极极化曲线见图3。
从图3可以看出,2,2-联吡啶的加入可显著增加镀液的阴极极化。2,2-联吡啶在阴极的吸附属于化学吸附,其在电极表面形成表面配合物,使金属离子的放电更加困难,反应的过电压也明显增大,使阴极电沉积产物的晶粒细化,制备的银镀层更加细致光亮。
2.6 2,2-联吡啶对防变色能力的影响
在不含2,2-联吡啶镀液中制备的银镀层在大气中放置3 d后表面开始泛黄,而含2,2-联吡啶的银镀层,在大气中放置一周后表面才开始泛黄,防变色能力提升近1倍。这是因为镀层与空气中的硫元素、紫外线等接触的表面积减少,同时由于2,2-联吡啶中不含硫,大大减少了硫在镀层中的夹杂,因而镀层的抗变色能力提高。
2.7 2,2-联吡啶对镀层结合力的影响
对加入2,2-联吡啶前后的银镀层与铜基体间的结合强度进行了检测。结果表明,镀层未出现起皮、脱落等现象,说明加入2,2-联吡啶后镀层与基体之间的结合良好。
3 结 论
(1)对于以5,5-二甲基乙内酰脲为配位剂的无氰镀银体系,2,2-联吡啶是一种性能优异的光亮剂。添加适量,可显著细化银镀层的晶粒;银镀层的晶体择优取向面为(111)晶面,镀层耐磨性有一定提高,防变色能力提升近1倍。
(2)镀液中2,2-联吡啶的最佳添加量为0.8 g/L。
参考文献
[1]何建平.无氰电镀工艺的研究现状及解决问题的途径[J].电镀与涂饰,2005,24(7):42～45.
[2]卢俊峰,安茂忠,郑环宇,等.5,5-二甲基乙内酰脲无氰镀银工艺的研究[J].电镀与环保,2007,27(1):9～11.
[3]吴水清.镀银有机添加剂的研究进展[J].电镀与环保,1998,18(5):3～6.
[4]宣士华,黄卫成.电镀实用技术[M].成都:四川科技出版杜,1983.
[5]姜贵凤,郭湛和.氰化物镀银液中光亮剂行为的初步探讨[J].电镀与环保,1995,15(2):5～7.
2-甲基吡啶 篇4
文献报道的5 - ( 4 - 氟苯基) - 3 - 氯甲基吡啶合成主要有以下两种方法: 第一种方法以5 - 溴烟酸为起始原料,经过酯化,还原,钯催化偶联和氯代四步反应得到目标产物。该路线虽短,但由于硼氢化钠还原步骤易出现脱溴副反应,导致收率低、产物需硅胶柱层析分离纯化。此法不适合工业化生产[9]。
第二种方法以2 - 亚甲基 - 1,3丙二醇为起始原料,经过羟基保护、C - N偶联、成环、脱保护、氯代等共9步反应合成目标产物。此方法合成步骤长、反应条件苛刻、总产率低和需多次硅胶柱层析分离,不适合工业化生产[10]。
本文报道了5 - ( 4 - 氟苯基) - 3 - 氯甲基吡啶的改进合成方法。我们根据工业化生产的要求,对方法一的合成路线进行了改进及条件优化研究。采用改进方法,四步反应的产物均可避免柱层析纯化,粗产物经重结晶提纯即可得到纯度符合要求的相应化合物,使得5 - ( 4 - 氟苯基) - 3 - 氯甲基吡啶的低成本规模化合成成为可能。具体合成路线如下:
1实验部分
1.1试剂与仪器
5 - 溴烟酸,4 - 氟苯硼酸,无水乙醇,硼氢化钠,氯化亚砜,碳酸氢钠,甲苯,丙酮,乙醚等试剂,均为分析纯,天津博迪化工股份有限公司。
85 - 1磁力搅拌器,上海司乐; DF - 101S集热式恒温加热搅拌器,郑州长盛; ARX -400型核磁共振仪,德国Bruker公司。
1.2合成方法
1. 2. 1 5 - 溴烟酸乙酯的合成
在装有温度计和磁力搅拌的1 L三口烧瓶中加入5 - 溴烟酸( 60 g) ,无水乙醇( 700 m L) ,浓硫酸( 9 m L) ,氩气保护,回流反应5 h。每隔1 h常压蒸出50 m L乙醇,TLC检测反应结束,减压蒸除溶剂,加入300 m L水,碳酸氢钠调p H = 8,乙醚 ( 1 L) 萃取,无水硫酸钠干燥,减压蒸除溶剂,得白色固体63 g,收率92% 。液相检测纯度大于96% ,不需提纯直接用于下步反应。
1. 2. 2 5 - ( 4 - 氟苯基) 烟酸乙酯的合成
在装有温度计和磁力搅拌的1 L三口圆底烧瓶中加入5溴烟酸乙酯( 42. 4 g) ,甲苯( 400 m L) ,碳酸氢钠/水( 40 g/185 m L) ,4 - 氟苯基硼酸 / 乙醇( 28. 5 g /90 m L) ,氩气除氧10 min, 加入4 - ( 三苯基膦) 钯( 6. 5 g) ,氩气保护,升温至85 ℃ 反应2 h。TLC检测反应结束。加水200 m L,乙酸乙酯1 L萃取,无水硫酸钠干燥,减压蒸除溶剂,加入乙醚溶解,滴加石油醚结晶,过滤,30 ℃ 真空干燥得白色固体40. 6 g,收率90% 。1H NMR ( CDCl3,400 MHz) : δ9. 19 ( s,1H) ,8. 96 ( d,1H) , 8. 46 ( s,1H) ,7. 58 ~ 7. 61 ( m,2H) ,7. 18 ~ 7. 22 ( t,2H) , 4. 43 ~ 4. 48 ( q,2H) ,1. 42 ~ 1. 46 ( t,3H) 。
1. 2. 3 5 - ( 4 - 氟苯基) - 3 - 羟甲基吡啶的合成
在装有磁力搅拌的1 L单口圆底烧瓶中加入5 - ( 4 - 氟苯基) 烟酸乙酯( 18 g) ,无水乙醇( 400 m L) ,硼氢化钠( 7 g) ,氩气保护,室温反应16 h。TLC检测反应结束,滴加丙酮( 20 m L) 淬灭反应。减压蒸干溶剂,加水300 m L,二氯甲烷1 L萃取,无水硫酸钠干燥。减压蒸溶剂至50 m L左右,滴加石油醚结晶,过滤,30 ℃ 真空干燥得白色固体11. 4 g,收率65% 。
1. 2. 4 5 - ( 4 - 氟苯基) - 3 - 氯甲基吡啶盐酸盐
在装有温度计和磁力搅拌的250 m L三口烧瓶中加入5 - ( 4 - 氟苯基) - 3 - 羟甲基吡啶盐酸盐 ( 18 g ) ,氯化亚砜 ( 120 m L) ,升至60 ℃ ,反应1 h。TLC检测反应结束,减压蒸除过量氯化亚砜,加乙醚结晶,白色固体18 g,收率93% 。1H NMR ( DMSO - d6,400 MHz) : δ11. 32 ( s,1H) ,9. 14 ( s, 1H) ,8. 91 ( s,1H) ,8. 74 ( s,1H) ,7. 91 ~ 7. 93 ( m,2H) , 7. 40 ~ 7. 44 ( t,2H) ,4. 99 ( s,2H) 。
2结果与讨论
2.1化合物1合成中水对产率的影响
优化实验表明: 在酯化反应中,乙醇含水量对产率有着决定性的影响。当乙醇含水量 > 0. 5% 时,产率低于80% ,反应时间曾长,产品纯度降低; 如果乙醇含量 < 0. 1% ,产率可大幅提高。我们采用反应过程中间隔常压蒸出乙醇的方法控制来反应体系的水分含量。与文献相比较,该方法进一步提高产率、缩短了反应时间,提高产品纯度。减小对后续反应的影响,有利于后续产物的提纯。
2.2化合物3合成过程中溶剂与还原剂的影响
使用氢化铝锂还原时,产生大量气泡,反应体系颜色变黑、原料消失、杂质较多,导致产率下降。硼氢化锂还原时, 原料剩余少、产率虽有所提高,但是反应产物较杂且不易提纯。硼氢化钠还原时,在THF溶剂中,反应产物纯度有所提高,但原料剩余较多,不利于产物提纯; 在乙醇溶剂中,反应的杂质减少、产率显著提高,且重结晶提出产物后可回收未反应的原料。
3结论
本论文结合工业化生产的实际情况,深入讨论了文献方法存在的问题,并提出了合理的解决方法。以5 - 溴烟酸为起始原料经酯化、Suzuki反应、Na BH4还原和氯代四步反应,以50% 的总收率合成了5 - ( 4 - 氟苯基) - 3 - 氯甲基吡啶。与文献报道的合成方法相比,提高总收率、减少副反应的发生、简化提纯工艺。使得5 - ( 4 - 氟苯基) - 3 - 氯甲基吡啶的低成本规模化合成成为可能。
摘要：以5-溴烟酸为原料,经酯化、Suzuki反应、Na BH4还原、氯代四步反应以50%的总收率合成了5-(4-氟苯基)-3-氯甲基吡啶,其结构经1H-NMR确认无误。与文献报道方法相比较,新路线减少了副反应的发生、简化工艺操作、降低了分离难度、提高了收率和产品纯度,适合于低成本规模化生产。