CN119161307B - 一种1-(2-吡嗪基)乙醇的合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种1‑(2‑吡嗪基)乙醇的合成方法，属于有机合成技术领域。本发明提供的合成方法包括如下步骤：在惰性气氛下，吡嗪和过氧化二丙酰在二价铁催化剂的作用下反应生成乙基吡嗪中间体；在惰性气氛下，乙基吡嗪中间体与对硝基苯甲腈在紫外光的作用下发生氧化反应生成1‑(2‑吡嗪基)乙醇。本发明通过两步法即可得到1‑(2‑吡嗪基)乙醇，操作简单，反应路线短，条件温和，反应原料成本较低，而且1‑(2‑吡嗪基)乙醇的两步总收率在65%以上。

Description

一种1-(2-吡嗪基)乙醇的合成方法

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，尤其涉及一种1-(2-吡嗪基)乙醇的合成方法。

背景技术

本发明背景技术中公开的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

1-(2-吡嗪基)乙醇是一种重要的食用香料乙酰基吡嗪的直接原料和吡嗪类药物的合成中间体。目前报道的关于1-(2-吡嗪基)乙醇的合成方法主要是以吡嗪为起始原料，先经历乙酰基化得到乙酰基吡嗪，然后再在氢化铝锂、硼氢化钠等还原剂或者在金属钌等催化剂的作用下发生催化氢化得到。此类方法存在的问题主要有以下几方面：第一、乙酰化过程转化率低，原料剩余多；第二、还原剂氢化铝锂和硼氢化钠具有易燃易爆的风险，增加了在运输和使用过程中的安全隐患；第三、钌等金属催化剂价格昂贵，增加了生产成本。因此，亟需开发一种操作简单、安全且收率较高的1-(2-吡嗪基)乙醇的合成方法，以弥补现有方法存在的问题和不足。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种1-(2-吡嗪基)乙醇的合成方法，解决了现有技术中1-(2-吡嗪基)乙醇合成时原料安全性低或成本较高、转化率较低的问题。

本发明提供了一种1-(2-吡嗪基)乙醇的合成方法，包括如下步骤：

步骤1、在惰性气氛下，吡嗪和过氧化二丙酰在二价铁催化剂的作用下反应生成乙基吡嗪中间体；所述吡嗪、过氧化二丙酰和二价铁催化剂的摩尔比为1:(1~1.5):(0.08~0.12)；

步骤2、在惰性气氛下，乙基吡嗪中间体与对硝基苯甲腈在紫外光的作用下发生氧化反应生成1-(2-吡嗪基)乙醇。

与现有技术相比，本发明取得了以下有益效果：

本发明以吡嗪和过氧化二丙酰为起始原料，在二价铁催化剂的作用下反应生成乙基吡嗪中间体，然后将乙基吡嗪中间体与对硝基苯甲腈在紫外光下反应得到1-(2-吡嗪基)乙醇，本发明提供的合成方法操作简单、反应路线短、条件温和、反应原料成本较低，而且1-(2-吡嗪基)乙醇的两步总收率在65%以上。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1的产物1-(2-吡嗪基)乙醇的核磁共振氢谱图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

本发明提供了一种1-(2-吡嗪基)乙醇的合成方法，包括如下步骤：

步骤1、吡嗪和过氧化二丙酰在二价铁催化剂的作用下，反应生成乙基吡嗪中间体；所述吡嗪、过氧化二丙酰和二价铁催化剂的摩尔比为1:(1~1.5):(0.08~0.12)；

步骤2、乙基吡嗪中间体与对硝基苯甲腈在紫外光的作用下，发生氧化反应生成1-(2-吡嗪基)乙醇。

本发明以吡嗪作为起始原料合成乙基吡嗪中间体，相比于直接以乙基吡嗪作为反应原料而言，吡嗪来源广且价格低廉，能够大幅降低1-(2-吡嗪基)乙醇的合成成本。

本发明的步骤1中，过氧化二丙酰会在二价铁的作用下断裂成羧基自由基CH₃CH₂COO·，进一步分解脱羧得到乙基自由基（CH₃CH₂·），乙基自由基加成到吡嗪，氧化脱质子以后得到乙基吡嗪。本发明对过氧化二丙酰的来源不作特殊限制，既可以通过市售途径购买得到，也可以自制而得，本发明对其合成方法也不作特殊限制，本发明优选为由双氧水和丙酸反应而得。

本发明的步骤2中，对硝基苯甲腈被光激发以后，得到三线态的双自由中间体，然后经过氢原子转移过程攫取乙基吡嗪苄位的氢原子，得到烷基自由基和二羟基苯胺氧自由基，烷基自由基和二羟基苯胺氧自由基结合，氮-氧键断裂质子化以后得到羟基产物，即1-(2-吡嗪基)乙醇。

本发明中，所述吡嗪、过氧化二丙酰和二价铁催化剂的摩尔比优选为1:(1.2~1.4):(0.09~0.11)。

本发明中，所述二价铁催化剂选自溴化亚铁或氯化亚铁中的一种或两种。

本发明的步骤1中，所述反应的温度为20~30℃，本发明步骤1的反应无需加热即可进行，反应条件温和；反应的时间为8~15 h。

本发明的步骤1中，所述反应的溶剂选自乙腈，所述吡嗪与溶剂的用量比为1g:(4~10)mL。乙腈作为溶剂时对二价铁催化剂具有较好的溶解性。

本发明在步骤1反应结束之后，还包括对反应产物进行提纯的步骤，本发明对此不作特殊限制，本领域技术人员可以根据本领域常用的提纯手段进行提纯。本发明优选为：将步骤1反应结束后的反应液进行减压蒸馏，然后加入NaHCO₃水溶液，以除去反应中产生的乙酸，再经二氯甲烷进行萃取，取有机相进行减压蒸馏，即得。

本发明中，所述乙基吡嗪中间体和对硝基苯甲腈的摩尔比为1:(1.0~1.5)，更优选为1:(1.05~1.3)。

本发明的步骤2中，所述氧化反应的温度为20~30℃，该反应在室温下进行即可，无需对反应进行加热，反应条件温和；氧化反应的时间为10~24 h，更优选为10~15h。

本发明的步骤2中，所述氧化反应的溶剂选自二氯甲烷或氯仿中的一种或两种；所述乙基吡嗪中间体与所述溶剂的用量比为1g:(4~10)mL。

本发明中，所述紫外光的波长优选为390~400nm。

本发明在步骤2结束后，还包括对目标产物进行提纯的步骤，本发明优选为对反应液进行减压蒸馏去除溶剂，然后进行柱层析分离得到纯化后的1-(2-吡嗪基)乙醇。

本发明步骤1和步骤2中的惰性气氛选自氮气或稀有气体中的一种或多种，进一步优选为氮气；反应需在隔水隔氧的条件下进行，以避免对反应产生不利影响，影响反应收率。

为了提高反应速率，本发明步骤1和步骤2的反应优选在搅拌条件下进行，本发明对搅拌转速不作特殊限制。

下面结合具体实施例对本发明技术方案做进一步阐述。以下实施例中的反应路线如下所示：

。

如无特殊说明，以下实施例中的试剂均可通过市售途径获得。以下实施例的室温表示25±3℃。

以下实施例中的过氧化二丙酰由如下步骤制得：4-二甲氨基吡啶（1.5 mmol）、30wt%过氧化氢溶液（19 mmol）和丙酸（15 mmol）加入到20 mL二氯甲烷中，将混合物冷却至-15℃，搅拌15分钟，然后加入二环己基碳二亚胺（16.5 mmol），在0℃搅拌6小时。反应完成后，向反应混合物中加入20 mL石油醚，并用硅藻土过滤，用额外的50 mL溶剂（石油醚/DCM = 10/1，v/v）洗涤。在10~15℃下使用旋转蒸发器浓缩，得到过氧化二丙酰1.2g。重复制备多次以供后续使用。

实施例1

本实施例提供了一种1-(2-吡嗪基)乙醇的合成方法，具体方法如下：

（1）在氮气氛围下，向10 mL反应瓶中加入吡嗪（1 g，12.5 mmol）、过氧化二丙酰（2.4 g，16.3 mmol）、FeBr₂（0.27 g，1.25 mmol）和6 mL乙腈。在室温条件下搅拌反应10 h，反应完成后，减压蒸馏除掉溶剂，用20 mL 1M NaHCO₃水溶液稀释混合物，并采用二氯甲烷（2×20 mL）进行萃取，合并有机相，减压蒸馏除去溶剂得到乙基吡嗪中间体1.2 g。

（2）在氮气氛围下，将步骤（1）得到的1.2 g乙基吡嗪（11.1 mmol）加入到10 mL的史莱克管中，加入对硝基苯甲腈（1.8 g，12.5 mmol）和6 mL二氯甲烷，在390~395 nm的紫外光照射下室温搅拌12 h，减压旋蒸除去有机溶剂，柱层析分离得到产物1-(2-吡嗪基)乙醇1.1g（8.9mmol），两步总收率为71%。产物的核磁共振氢谱如图1所示，¹H NMR (500 MHz，CDCl₃)：δ 8.67 (s，1H)，8.53-8.42 (m，2H)，4.97 (q，J= 6.7 Hz，1H)，3.74 (s，1H)，1.55(d，J= 6.6 Hz，3H)。

实施例2

本实施例与实施例1相比，区别在于，步骤（2）中的溶剂为氯仿。

本实施例的步骤（2）如下：

在氮气氛围下，将步骤（1）得到的1.2 g乙基吡嗪（11.1 mmol）加入到10 mL的史莱克管中，加入对硝基苯甲腈（1.8 g，12.5 mmol）和6 mL氯仿，在390~395 nm的紫外光照射下室温搅拌12 h，减压旋蒸除去有机溶剂，柱层析分离得到产物1-(2-吡嗪基)乙醇1.15g（9.3mmol），两步总收率为74%。

实施例3

本实施例与实施例1相比，区别在于：步骤（1）中，以FeCl₂替换FeBr₂。具体步骤如下：

（1）在氮气氛围下，向10 mL反应瓶中加入吡嗪（1 g，12.5 mmol）、过氧化二丙酰（2.4 g，16.3 mmol）、FeCl₂（0.16 g，1.25 mmol）和6 mL乙腈。在室温条件下搅拌反应10 h，反应完成后，减压蒸馏除掉溶剂，用20 mL 1M NaHCO₃水溶液稀释混合物，并采用二氯甲烷（2×20 mL）进行萃取，合并有机相，减压蒸馏除去溶剂得到乙基吡嗪中间体1.1 g。

（2）在氮气氛围下，将步骤（1）得到的1.1 g乙基吡嗪（10.1 mmol）加入到10 mL的史莱克管中，加入对硝基苯甲腈（1.7 g，11.4 mmol）和6 mL氯仿，在390~395 nm的紫外光照射下室温搅拌12 h，减压旋蒸除去有机溶剂，柱层析分离得到产物1-(2-吡嗪基)乙醇1.05g（8.5mol），两步总收率为68%。

实施例4

本实施例与实施例1相比，区别在于：步骤（1）中，以395~400 nm的紫外光替换390~395 nm的紫外光。

本实施例的步骤（2）如下：

在氮气氛围下，将步骤（1）得到的1.2 g乙基吡嗪（11.1 mmol）加入到10 mL的史莱克管中，加入对硝基苯甲腈（1.8 g，12.5 mmol）和6 mL二氯甲烷，在395~400 nm的紫外光照射下室温搅拌12 h，减压旋蒸除去有机溶剂，柱层析分离得到产物1-(2-吡嗪基)乙醇1.06g（8.5mmol），两步总收率为68%。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种1-(2-吡嗪基)乙醇的合成方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、在惰性气氛下，吡嗪和过氧化二丙酰在二价铁催化剂的作用下反应生成乙基吡嗪中间体；所述吡嗪、过氧化二丙酰和二价铁催化剂的摩尔比为1:(1~1.5):(0.08~0.12)；

步骤2、在惰性气氛下，乙基吡嗪中间体与对硝基苯甲腈在紫外光的作用下发生氧化反应生成1-(2-吡嗪基)乙醇。

2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述二价铁催化剂选自溴化亚铁或氯化亚铁中的一种或两种。

3.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤1中，所述反应的温度为20~30℃，反应的时间为8~15 h。

4.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤1中，所述反应的溶剂为乙腈。

5.如权利要求4所述的合成方法，其特征在于，步骤1中，所述吡嗪与溶剂的用量比为1g:(4~10)mL。

6.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述乙基吡嗪中间体和对硝基苯甲腈的摩尔比为1:(1.0~1.5)。

7.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤2中，所述氧化反应的温度为20~30℃，氧化反应的时间为10~24 h。

8.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤2中，所述氧化反应的溶剂选自二氯甲烷或氯仿中的一种或两种；所述乙基吡嗪中间体与所述溶剂的用量比为1g:(4~10)mL。

9.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述紫外光的波长为390~400nm。

10.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤1和步骤2中的惰性气氛选自氮气或稀有气体中的一种或多种。