2-氨基-3-溴吡啶的制备方法
2-氨基-3-溴吡啶是苯脲型细胞分(fēn)裂素高效植物(wù)生長(cháng)调节剂吡啶基苯脲合成的必要试剂,吡啶类化合物(wù)在功能(néng)小(xiǎo)分(fēn)子的合成中(zhōng)也有(yǒu)潜在的应用(yòng)价值。目前尚未实现商(shāng)品化。因此它的合成制备具(jù)有(yǒu)现实的研究意义和实用(yòng)价值。2-氨基-3-溴吡啶英文(wén)名(míng)称:3-Bromo-2-pyridinamine,中(zhōng)文(wén)别名(míng):3-溴-2-氨基吡啶,CAS号:13534-99-1,分(fēn)子式:C5H5BrN2,分(fēn)子量:173.011,外观与性状:灰色至棕色粉末,密度:1.71 g/cm3,沸点:232ºC at 760 mmHg。
制备
以间溴吡啶為(wèi)起始原料,经过氧化、硝化和还原三步合成了目标化合物(wù)2-氨基-3-溴吡啶。其合成反应式如下图:
图1 2-氨基-3-溴吡啶的合成反应式
实验操作(zuò):
步骤一、
在 50mL 双颈瓶中(zhōng)加入 1.500g 3-溴吡啶,19mL 三氟乙酸,1.67mL36% 的过氧化氢,42℃回流 3h,冷却至室温,倒入 150mL 蒸馏水中(zhōng),冷却至 -5℃抽滤,对滤液进行减压蒸馏待浓缩至约 10mL 左右,再加入蒸馏水 75mL,继续减压蒸馏,当剩余约 5mL 左右停止蒸馏,加入无水碳酸钠中(zhōng)和,氯仿萃取 50mL>3 次,合并有(yǒu)机相,蒸干溶剂,得到白色固體(tǐ),甲醇重结晶,得到白色针状晶體(tǐ)N- 氧化 -3-溴吡啶。
步骤二、
将 0.8198g的N- 氧化 -3-溴吡啶溶于 2.81mL 浓硫酸中(zhōng),搅拌下加入 2.81mL 浓硫酸和 1.41mL 发烟硝酸的混合酸,升温至 90℃搅拌 2h。冷却后倒入碎冰中(zhōng),抽滤,真空干燥得浅黄色固體(tǐ)2-硝基-3-溴吡啶。
步骤三、
室温搅拌下向 0.8648g的2-硝基-3-溴吡啶中(zhōng)加入 14.4mL 冰醋酸,0.8648g 还原铁粉,升温至 100℃恒温反应 1h 后再加入还原铁粉 0.8648g 继续反应 1h。得到灰白色稠状物(wù),用(yòng)稀 NaOH 溶液调节pH=8,用(yòng)等體(tǐ)积的乙醚对其萃取三次,合并有(yǒu)机相,回收乙醚,得到白色固體(tǐ),甲苯- 石油醚重结晶得灰色粉末2-氨基-3-溴吡啶。
结果与讨论
氧化过程研究
回流温度的影响
随着反应温度的提高,粗产(chǎn)物(wù)颜色由白色向红棕色转变且产(chǎn)率先升后降。温度升至一定程度后,间溴吡啶易被过度氧化,副产(chǎn)物(wù)增多(duō),由于在,70℃左右过氧化氢分(fēn)解放出释放出氧气,当其生成的速率大于其参加反应的速率时,过氧化氢利用(yòng)率下降,导致产(chǎn)率大大降低。因此温度的选择对控制反应向 I 方向进行至关重要。 实验表明,氧化的最佳回流温度為(wèi) 42C。
过氧化氢加入量的影响
随着过氧化氢加入量的增加,粗产(chǎn)物(wù)颜色及产(chǎn)率变化与现象类似,说明过氧化氢达到一定量后也会发生过度氧化,导致产(chǎn)物(wù) I 的产(chǎn)率降低。 最佳条件為(wèi) 0.6g间溴吡啶加入 36% 的过氧化氢 0.67mL。
反应时间的影响
随着反应时间的延長(cháng),产(chǎn)率先升高后又(yòu)降低,随着反应时间的延長(cháng),逆反应加快导致产(chǎn)率降低。 反应时间控制在 3h 较為(wèi)理(lǐ)想。
减压蒸馏时浴温的影响
反应完毕后,虽然已将未反应的原料抽率出去,但由于滤液中(zhōng)存在过量的过氧化氢仍会继续作(zuò)用(yòng)。 因此,减压蒸馏时浴温应维持和回流时一样或更低些,以避免过度氧化的发生。综上可(kě)知,最佳的氧化条件為(wèi) 0.6g 原料加入 36% 的过氧化氢 0.67mL ,42℃搅拌,回流 3h. 减压蒸馏时浴温和反应时的浴温保持一致或更低。
温度对硝化反应的影响
由于硝化反应為(wèi)放热反应,若在高温下加入混酸反应温度就会迅速上升,此时发烟硝酸分(fēn)解产(chǎn)生大量的二氧化氮气體(tǐ),硝酸的有(yǒu)效利用(yòng)率降低从而使该反应的亲電(diàn)试剂 -NO+2 相应减少,此反应為(wèi)亲電(diàn)取代反应,亲電(diàn)试剂為(wèi) -NO+2 ),反应产(chǎn)率也随之降低。因此,混酸最好在常温下加入以减少副反应的发生。
铁粉加入量对还原反应的影响
由于反应进行的比较缓慢,所以加入硝化物(wù)两倍量的铁粉,延長(cháng)一倍反应时间更有(yǒu)利于提高产(chǎn)率。
结论
从间溴吡啶出发经过氧化、硝化和还原三步合成了2-氨基-3-溴吡啶,制备方法简单,操作(zuò)方便。不仅适用(yòng)于实验室合成,也為(wèi)其工(gōng)业化生产(chǎn)提供了依据。
参考文(wén)献
[1] Malinowski, Marek Bulletin des Societes Chimiques Belges, 1988 , vol. 97, # 1 p. 51 - 54