步骤1:3-溴-4-甲基吡啶
架好反应装置,冰浴的环境下,向500mL三口烧瓶里缓慢加入无水AlCl3(45.5g ,0.34moL),然后由滴液漏斗缓慢滴加4-甲基吡啶(12.1g,0.13moL),控制滴加速度,使反应一直低于零下5℃.反应1h,将冰浴换成油浴,缓慢升温到100℃,开始次缓慢滴加溴素(11.8g,0.74moL),保持温度恒定.反应20h,接着滴加第二次溴素(8.6g, 0.56moL),滴加结束,维持温度,在反应24h.反应结束,撤掉油浴,降温,然后将反应液倒入冰水中,不断搅拌,滴加氢氧化钠溶液,使PH=7.用EA萃取三次,合并有机相,干燥,旋干,得到粗产物3-溴-4-甲基吡啶13g.产率60%.
步骤2:3-溴异烟酸
装好装置,在三口烧瓶中依次加入3-溴-4-甲基吡啶(13g, 0.78moL),Co0.27CuO3(0.5g),水,开启搅拌,油浴缓慢升温到90℃.开始通入氧气,维持反应温度,在次反应条件下到不吸氧为止.过滤出催化剂,然后缓慢加入NaOH溶液调节PH=4,然后搅拌10分钟.有固体析出,得到粗产物3-溴异烟酸,用丙酮重结晶,析出白色粉末状固体,过滤,真空干燥,得到终产3-溴异烟酸14g.产率90%.MS (EI): m/z:200.9425 ([M]+).
3-溴异烟酸作为一种非常重要的医药中间体,有着诸多的医疗用途,需求量非常大.在3-溴-4-甲基吡啶氧化成3-溴异烟酸时我们通过引用Co0.27CuO3这样的金属材料催化剂,氧气直接做氧化剂代替传统用KMnO4重金属催化剂,可以将该步的反应产率提高到90%.新型Co0.27CuO3催化剂代替传统Mn金属催化剂,历经25次循环之后,催化剂活性并没有发生明显降低.可以避免Mn催化剂受反应环境影响催化活性降低,使用过量的Mn,减少了重金属和有机溶剂带来的环境污染,后处理的难度和操作危险等问题.该方法优化了反应方案,使得反应的产率大幅度提高,反应催化剂循环使用次数得到增加.并且因为能氧气作为氧化剂直接反应,改善了反应中产生的重金属,有机溶剂造成的环境污染和操作危险性问题.优化后的反应方案,产率得到提高,成本降低,环境友好,符合绿色现代化生产要求.
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