4_二甲氨基吡啶的合成及应用_段湘生
4-二甲氨基吡啶类离子液体的合成、表征及性质研究
７ ６
『Ｄ ｍｐＢ ４ Ｐ ａ ］ Ｆ： 固体， 白色 产率 ９％， ３ 熔点 ８～ ３℃， １８
ＨＮ ＭＲ Ｃ Ｏ ５ ０ＭＨ ） ：． ～ ． （， ＝ ． ｚ （ Ｄ３ Ｄ， ｚ，７８ ７ ６ｄ Ｊ ７ ５ Ｈ ， ０ ６ ７ ８ ４ ２ ） ． ～ ． （， ＝ ． Ｈｚ Ｈ ， ９－ ．５ｔＪ ６９ ｚ Ｈ ， ７ ６７ ｄ Ｊ ７ ， ） ．６ ３ （ ＝ ． Ｈ ， ６ ５ ４ ４ ２ ３ ９ ， ０ ２ ，．６ｓ６ ）１ ４ １７ （ Ｈ） ０ （，Ｈ ，． ～ ．３ｍ，Ｊ ７４ ｚ２ ，０７ ～ ３ ７ ＝ ．５ Ｈ ，Ｈ） ．７ ０７ （Ｊ ７ ５ Ｈ ，Ｈ ；Ｉ （ Ｂ ） ／ ．５ｔ ＝ ． ｚ３ ） Ｒ Ｋ ｒ， ｃ ， ４ ｖ ｍ ：２ ９ ３１ ６ ２ ５， ５ ，
１５ ２． ７ １ ７ ７ １２３ ， １ ８．
明显 失重 ，对应在 ＤＳ Ｃ图上 １ ９℃和 ２ １ ７ ２ ℃有 ２ 个
吸热 峰 ，推 测 为残 留溶 剂 挥发 和离 子 液体 由固相 转
变 为液相 的吸 热过程 ．在 ３ ９ ℃物 质 出现明显失 重 ， ０ 在热 失重 区 间样 品质 量损 失为 ９ ．％，对应 在 ＤＳ ２７ Ｃ 图上 ３ ０℃出现很 大 的一 吸热峰，推测是物质 的碳化 ５ 分解 过程， ０ ～ ０ ４ ０ ７ ０℃之 间物 质的失重质量 为 ６６ ％， ． ７ 所剩 物质 的质量 百分 比为 ０６ ％，［ Ｄ ｍ ］ ｒ ． ３ Ｂ ａ ｐＢ 基本 分
调 节 其 阴 阳粒 子 的 结 构 以 满 足 不 同 的需 要 ，又 称
室 温 离 子 液 体 …．近 年 来 ，随 着 绿 色 化 学 的兴 起 ， 离 子 液体 已成 为 国 内外 科 研 工作 者 的 研 究 热 点 之
4-二甲氨基吡啶在精细化学品合成中的应用
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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4-二甲氨基吡啶的合成及其催化的有机反应
4-二甲氨基吡啶的合成及其催化的有机反应
二甲氨基吡啶（DMA）是一种重要的杂环化合物，广泛应用于有机合成和工业生产中。
其合成方法主要有以下几种：
1.吡啶与N,N-二甲基甲酰胺（DMAc）的反应：在氨气的存在下，吡啶与DMAc 在高温下反应生成DMA。
2.吡啶与N,N-二甲基乙酰胺（DMF）的反应：在碱性条件下，吡啶与DMF反应，生成DMA。
3.吡啶与甲醛和DMA的反应：在氨气和甲醛存在下，吡啶与DMA反应，生成DMA。
在DMA的合成中，催化剂起着重要作用，常用的催化剂有：
1.酸催化：常用的酸催化剂有硫酸、磷酸、氯化锌等。
2.碱催化：常用的碱催化剂有氨水、碳酸钠、碳酸氢钠等。
3.金属催化：常用的金属催化剂有铅、铜、镍等。
近年来，有机催化剂在DMA的合成中得到了广泛应用，如吲哚、咪唑等。
除了作为原料合成其他化合物外，DMA还可作为染料和医药中间体，如对乙酰氨基酚和氨基甲酸的合成中间体，以及中枢神经系统药物的制备中间体等。
4-二甲氨基吡啶的制备方法[发明专利]
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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。
4-二甲氨基吡啶在农药合成中的应用
第31卷第1期2015年3月沧州师范学院学报Journal of Cangzhou Normal UniversityVol．31，No．1Mar．2015 4-二甲氨基吡啶在农药合成中的应用范小振，徐希（沧州师范学院化学与环境科学系，河北沧州061001）摘要：4-二甲氨基吡啶（DMAP）作为酰化催化剂对酰化反应有着极强的催化作用，并且在超高效酰化催化剂中具有原料易得、合成简便、成本低、毒性较小、无不良气味、使用方便、催化效果突出、贮存稳定等特点，越来越多的应用于农药合成中．归纳了DMAP在农药合成研究中的关键问题，如喹硫磷、二硝巴豆酸酯、毒死蜱、乙嘧硫磷等利用DMAP的新合成工艺与原始合成工艺的比较，指出工业合成进展，了解DMAP近年来在农药合成方向的发展动态及其在合成过程中所起的关键作用，在此基础上，对DMAP催化规律的研究前景和未来农药合成发展进行展望．关键词：4-二甲氨基吡啶；农药；合成；酰化中图分类号：TQ453文献标识码：A文章编号：2095-2910（2015）01-0042-05人们使用天然农药来防治农作物病虫害已有2000多年的历史．自上世纪40年代出现有机合成农药以来，农药在提高农业产量，节省劳动力方面起到了重要作用．尤其现在面临耕地减少，人口爆炸性增长的挑战，解决世界粮食问题，农药所起的作用越来越显著．据英国植保学家L．Coppling预测，如果停用农药，蔬菜、水果、谷物将分别会减产78%、54%、32%［1］，由此可见，农药在粮食生产过程的作用是十分重要的．自从缪勒（P．Muller）在1939年人工合成了有机氯杀虫剂滴滴涕以来，世界有机杀虫剂已经经历了70多年的发展，基本形成了以除草剂、杀菌剂、杀虫剂为主的三大品种，此外还有植物生长调节剂和熏蒸剂等．当前，为了使农药产品质量和产率都达到最优，减少资源的浪费和不必要的损失，以4-二甲氨基吡啶（DMAP）为代表的高效酰化催化剂以其优良的催化效果及特殊的催化作用，广泛应用于有机农药合成中．DMAP确实有很强的酰化催化作用，并且反应条件温和，溶剂选择广泛，操作简单，这是一般催化剂所不具备的［2］．对4-二甲氨基吡啶的工业化生产和应用研究在美、欧、日等国家起步较早，将其广泛应用于精细化学品、日用化学品、医药及农药等的合成，对提高产品质量和产率，有着很好的催化效果．我国从二十世纪九十年代初开始DMAP的合成及应用研究［3-5］，并取得了很好的收益．利用DMAP做催化剂合成农药中间产物的新的合成方法与原始方法相比，不仅可以有效提高反应速率，同时还能显著提高产品产率和纯度．新的合成方法的出现，使一些传统的合成方法逐渐被淘汰，随着DMAP在农药合成应用上不断出现的新发现，农药合成焕发了新的活力．2DMAP在除草剂上的应用2．1除草剂农药的发展状况无处不在的杂草常给人们带来困扰，并且威胁农业生产．除草剂是防除杂草、提高农作物产量的重要的手段，目前在农业生产中应用非常广泛．除草剂的生产在近二十年得到迅猛发展［6］，总体发展方向是高效、高选择性、广普、低毒和低成本，目前全世界生产的除草剂品种多达300多种．2．2DMAP在除草剂合成上的应用随着人们对除草剂要求的提高，需要寻找更优良的合成方法来提高农药的产率，达到高效生产．因具有低毒、无污染、无残留等特点，氨基酸酰胺类衍生物逐渐引起人们的密切关注和重视．据相关文献报道，收稿日期：2014-10-08作者简介：范小振（1966-），男，河北肃宁人，沧州师范学院化学与环境科学系主任，教授．DOI:10.13834/ki.czsfxyxb.2015.01.012N-酰基丙氨酸类衍生物具有高效的杀虫、杀菌和除草等生物活性，因其生物活性广泛而越来越引起人们的兴趣．其中5-芳基-2-呋喃甲酸及其衍生物是具有较高除草活性的基团．为了寻找较高活性的新型农药的先导化合物，在丙氨酸的N端插入5-邻氯苯基-2-呋喃甲酸，在其C端连接取代苯胺，采用N，N'-二环己基碳二亚胺（DCC）作酰化的脱水剂，用4-二甲氨基吡啶（DMAP）作脱水促进剂加快反应速率，合成了10种化合物，初步测得结果表明，该化合物具有一定的除草性［7-8］．DMAP在其合成过程中作为催化剂，起到催化作用，缩短了反应时间，提高了反应速率．烯草酮（clethodim），化学名2-｛1-［（3-氯-2-烯丙基）氧］亚胺基丙基｝-5-［2-（乙硫基）丙基］-3-羟基-2-环己烯-1-酮，是美国Chevron化学公司最先推出的一种防除阔叶作物中禾本科杂草的广谱芽后除草剂［10］．在合成过程中，先进行O-酰化合成出5-（2-乙硫基丙基）-2-丙酰基-3-羟基-2-环己烯-1-酮（Ⅶ），然后再催化进行Fries重排得到C-酰化产物，该反应条件中催化剂的选择至关重要（见图1）．相关实验研究表明，Lewis酸或碱（如吡啶、咪唑、ZnCl2、AlCl3、BF3、DMAP等）的催化效果都很好，而且产物收率也几近定量．但工业生产中通常是采用DMAP作为催化剂，可使生产更有效、经济、安全和环保，产物Ⅶ的粗产率可达98．4%，经气相色谱分析纯度可达90．19%［9-14］．图1烯草酮合成中DMAP催化下酰化反应4-二甲氨基吡啶作为新研发的酰化催化剂，其催化作用的高效性已引起世界人士的关注，在一些除草剂合成过程中，其作为一种优良的催化剂，发挥了巨大的作用，使得产品得到很好的收益．3DMAP在杀菌剂上的应用3．1杀菌剂类农药的发展状况农药杀菌剂是一类用来防治植物病毒的药剂，其发展源于上世纪六十年代中期的内吸性杀虫剂的出现．杀菌剂是除了除草剂、杀虫剂之外的另一大类农药，在二十世纪六十年代，曾一度领先于除草剂和杀虫剂，以后就一直屈居第三．随着农作物病害发生越来越重、新病害的不断涌现，杀菌剂用量呈逐年递增趋势，其发展势头在三大类农药中的比重也逐渐加大，其市场前景很广阔，发展形势愈加引人关注．目前我国杀菌剂在农药中所占的比例严重失衡，急需进一步研究发展．DMAP在一些杀菌类农药中作为催化剂也起到非常关键的作用．3．2DMAP在杀菌剂合成上的应用苯并咪唑及其衍生物是广泛使用的农用杀菌剂、植物病毒抑制剂、杀真菌剂和驱虫剂［15］．我国陈洪等人选择Et3N三乙胺作缚酸剂，DMAP作为催化剂，合成了三个苯并咪唑苯氧乙酸乳糖酯化合物．相关实验结果表明，DMAP/Et3N体系使得产品收率能达到52．7%以上，而且具有降低反应温度，缩短反应时间的优点，生物活性表明，其抗烟草花叶病毒活性达52．2%［16］．可以看出，与相转移方法相比，DMAP是一种高效催化剂．杀螨杀菌剂二硝巴豆酸酯（dinocap；商品名称：敌螨普，消螨普）是两个异构体的混合物．该产品由Ｒohm＆Hass公司开发并商品化生产，产品主要制剂剂型有WP、EC和DF，与内吸性杀菌剂配合使用．2005年美国陶氏化学公司将该产品在欧洲申请登记，其销售市场主要集中在欧美和中东地区．在二硝巴豆酸酯合成过程中，当反应温度在30 40ħ，与二甲基甲酰胺和三乙胺等催化剂相比，选用4-二甲氨基吡啶做催化剂，反应结果更佳，可使产品含量达到95．4%，产品收率达到85．6%［17］．口惡霉灵是一种内吸性杀菌剂，于1970年由日本三井东压公司合成．化学名称为3-羟基-5-甲基异口惡唑，中文通用名为口惡霉灵，英文通用名为Hymexazol，商品名称有土菌消、土菌克、绿佳宝和绿亨一号．口惡霉灵不仅是一种内吸性杀菌剂，同时又是一种土壤消毒剂［18］．在合成过程中，由于二环己基碳酰亚胺（DCC）脱水法条件温和，副反应较少，便于操作，故选用二环己基碳酰亚胺（DCC）脱水法合成口惡霉灵与N-苄氧羰基氨基酸的酯，选用4-甲氨基吡啶（DMAP）作为催化剂，使得反应速率加快，与其他催化剂相比，收效有所提高．DMAP在杀菌剂的合成过程中，缩短了反应时间，提高了合成率，体现了优良的催化效应．4DMAP在杀虫剂上的应用4．1杀虫剂的发展状况杀虫剂主要用于果树、棉花、水稻、蔬菜等农作物．主要有：菊酯类、氨基甲酸酯、有机磷类、有机氯类、苯甲酰胺等．其中有机磷杀虫剂自上世纪四十年代开始商品化应用，已经有六十多年的历史．近年来，在杀虫剂的开发研究中，新的生产工艺的出现大大降低了生产周期，节约成本，并且纯度也有所提高．4．2DMAP在杀虫剂合成上的应用DMAP作为酰化催化剂对酰化反应有着极强的催化作用，在杀虫剂的合成工艺中得到广泛的应用．乙嘧硫磷（Etrimfos），商品名：Ekamet，Satisfar，由瑞士山道士公司（Sandoz．A G）于1972年研究开发，主要用于果树、玉米、蔬菜、苜蓿和马铃薯等农作物上，防治双翅目、半翅目鳞翅目、鞘翅目等害虫，是一种高效、广谱、非内吸式触杀和胃毒的低毒有机磷杀虫剂．由于其高效、低毒，非常符合我国农药工业现状，市场发展前景广阔．有关乙嘧硫磷的早期合成报道中，合成路线长，中间步骤多，且关键中间体市场无供应，使得其工业化生产困难．在后来的研究中，通过单因子实验考察了影响乙嘧硫磷收率的因素，得出了合成乙嘧硫磷的较佳工艺条件．合成过程中，当使用4-二甲基氨基吡啶作为催化剂时，与十二烷基苄基氯化铵和四丁基溴化铵等催化剂的催化效果相比，反应收率迅速提高，使得产品收率达到91%，工艺条件下产品纯度为74．0%［19］，达到催化效果的最佳效果．4-二甲氨基吡啶的使用，使得乙嘧硫磷的合成达到高效高产．以O，O-二乙基硫代磷酞氯和2-羟基喹口惡啉为原料合成有机磷杀虫杀螨剂喹硫磷的方法虽然有很多报道，但工业化生产都很困难，原因是要么收率偏低，造成后处理困难，且有大量溶剂损失；要么虽然收率较高，合成过程中需使用昂贵的溶剂，工业化生产同样受到限制．在喹硫磷的合成研究中发现，造成喹硫磷收率偏低的主要原因之一是非极性溶剂回收时喹硫磷的分解，考虑到喹硫磷乳剂的溶剂为二甲苯，所以着重研究以DMAP为催化剂的合成方法．相关实验结果表明，该方法反应的周期短，条件温和，喹硫磷的收率达90%以上［20-21］．该合成方法不再需要蒸馏溶剂，大大减小了溶剂的损耗及其对环境的污染，并且该合成工艺操作简单，有效避免了产品在高温时的分解，降低了生产成本．三唑磷是由德国Farbuwcrke Hoechst AG公司1970年首先提出，德国化学家vuilioM和Hay．s．GB等在其后相继发表制备专利．我国在1980年开始研发生产三唑磷．三唑磷作为一种中毒、高效、广谱的有机磷杀虫剂、杀螨剂，作为我国大吨位生产的高毒农药有机氯、甲胺磷、乐果等的理想替代品种之一，是我国农业部在“八五”期间推广应用的十种新农药品种之一，是近些年来需求增加最为快速的杂环类有机磷农药［22］．在三唑磷合成过程中，其中间产物乙基氯化物和苯唑醇在相转移催化作用下合成三唑磷，选用4-二甲氨基吡啶和TEBA、TBAB组合的催化效果比较好．选择合适的催化剂是提高三唑磷收率和品质的主要方向之一．我国是一个几乎没有原创农药的农业大国，三唑磷又是一种成本相对比较低的有机磷农药，鉴于目前大量的市场需求和今后看好的发展前景，寻找这种更低成本的合成方法仍具有十分现实的意义．毒死蜱，化学名称为：O，O-二乙基-O（3，5，6-三氯-2-吡啶基）硫代磷酸酯，是美国Dow公司于1965年开发的一种低毒、低残留、广谱、高效和低抗药性的有机磷杀虫杀螨剂．随着我国农药结构的调整，毒死蜱是替代高毒、高残留农药如久效磷、甲胺磷对硫磷、甲基对硫磷、磷胺和的最佳选择．毒死蜱是通过O，O-二乙基硫代磷酰氯和3，5，6-三氯吡啶-2-醇钠（简称三氯吡啶醇），在催化剂如4-二甲氨基吡啶（DMAP）、聚乙二醇（PEG）、三乙基苄基氯化物（TEBAC）或三乙胺（TMA）等作用下发生亲核取代制备［23］．根据反应的溶剂不同，目前合成毒死蜱的方法主要分为双溶剂法和水相法［24］．我国王红明等人在2012年提出了一种以水为溶剂，将水溶液循环套用的环境友好、收效高、工艺简单的毒死蜱合成方法．在合成过程中，采用具有协同作用的三元复合催化剂，经过3次循环后，毒死蜱质量分数、收率仍分别可达98%和97%［24］．三元复合催化剂包括4-二甲氨基吡啶、四丁基溴化铵和助催化剂，其中助催化剂起到降低水相与油相之间界面张力的作用，4-二甲氨基吡啶是催化毒死蜱合成的高效酰化催化剂．在反应中4-二甲氨基吡啶的催化作用对催化效力有巨大作用［25-26］．采用三元复合催化剂的水相法合成毒死蜱的清洁工艺具有方法简单、环境友好、产品收效及质量高、生产成本低等优点，是一条全新、环保的合成路线，具有较强的市场竞争力．有机磷杀虫剂合成中最重要的单元反应就是磷酰化反应．4-二甲氨基吡啶可使许多磷酰化反应在较为温和的条件下进行，获得高纯度高产率的磷酰化产物，同时可以缩短反应时间，减少副产物，降低生产成本．使用DMAP或含DMAP的复合催化剂体系，可显著地提高磷酰化工艺的产品纯度和生产效率．DMAP不但对磷酰化有显著的催化作用，对菊酞氯合成拟除虫菊酯亦有明显的催化活性．天然除虫菊一直是防治家庭、畜舍、仓储等虫害的理想杀虫剂．拟除虫菊酯由于其高效、低毒、广谱和能生物降解等优质特性，而成为一类重要的杀虫剂，广泛用于农业和卫生害虫防治等方面．上世纪40年代后期出现第一种人工合成的拟除虫菊酯，70年代初英国Elliott发现光稳定性拟除虫菊酯后，在农业上得以推广应用，80年代初拟除虫菊酯的应用研究迅速开展，新品种不断涌现，迄今已经有50多个品种进入商品化阶段，在世界杀虫剂销售额中已经占据到20%左右，且逐年增长．七氟菊酯（tefluthrin）是一种重要的拟除虫菊酯类杀虫剂，主要应用于土壤杀虫．该药剂是由英国卜内门（ICI）公司于1978年研制成功，并于1986年正式推出，目前在欧美等国家被广泛用作种子处理剂和土壤害虫杀虫剂．七氟菊酯的合成过程中，如用菊酸苄醇直接酯化法，醇与羧基直接酯化为可逆反应，并且反应难度较大．采用丙酮为溶剂，DCC、DMAP为催化剂，菊酸直接与四氟对甲基苄醇反应生成七氟菊酯，可以加快反应速率（见图2）．DMAP的催化机理可能是由于DMAP是一种强碱性催化剂，它可以促使羧酸脱去一个氢离子，转化为阴离子，而羧酸根阴离子正是DCC酯化机理中所必需的中间体之一［27］．所以DMAP的复合催化剂很大程度上加快了该反应的反应速率，为合成工作节省大量时间．图2DMAP催化合成七氟菊酯氟胺氰菊酯（fluvalinate）属于非环丙烷羧酸类的拟除虫菊酯类杀虫剂，与其他菊酯相比，有显著的杀螨作用．氟胺氰菊酯作为高效的杀螨剂具有杀螨活性高、不易分解、持效期长、对蜜蜂安全等特点．我国开发的氟胺氰菊酯工业化合成线路，打破了国外的技术垄断［28］．以D-缬氨酸为起始原料合成中间体（Ｒ）-氟胺氰菊酸，在甲磺酰氯、吡啶、4-二甲氨基吡啶和甲磺酸等的催化剂下与间苯氧基苯甲醛反应合成氟胺氰菊酯，通过使用4-二甲氨基吡啶、甲磺酰氯催化最后一步酯化反应，使得产物纯度和收效率均较高，氟胺氰菊酯纯度达95%以上，纯度达到了日本进口的原药水平［29］．该合成路线具有成本低、操作安全、产品纯度高等优点．5总结在农林业生产上充分掌握不同防治对象的发生和变化规律，适时地有针对性地选择和使用农药，对保证农林业稳定、高产，增加经济收益等都具有十分重要的意义．我国是个农业大国，农药成为国民经济不可或缺的重要农业生产物资．随着我国农药生产技术水平的不断提高，新产品逐步走向工业化，不少产品质量达到甚至超越国外同类产品的水平，农药年出口量不断增加，所以，必须提高生产效率，达到高效高产．DMAP是一种十分优良的酰化催化剂，以其催化用量少，溶媒选择范围宽，反应时间短，收效率高等优点在农药合成方面发挥了巨大的作用．由于DMAP优良的催化性能，它已成为有机合成工作者最常用的催化剂之一．我们要充分发挥DMAP的催化优良性，深入研究和推广，使DMAP在农药合成发展方向上做出更大的贡献．参考文献：［1］姚建仁，刘永权，董丰收．理性认识化学农药［J］．农药科学与管理，2005，26（1）：4-5．［2］郭玉凤，李景印，李淑芳，等．4-二甲氨基吡啶的催化作用［J］．化学试剂，2001，23（6）：338-339．［3］杨海康，李文遐．4-二甲氨基吡啶合成方法的改进［J］．化学试剂，1990，12（1）：56-57．［4］廖联安．4-二甲氨基吡啶催化硫代磷酰化反应及其在有机磷杀虫剂合成中的应用［J］．化工进展，1998，（6）：43-45．［5］盛永莉，朱正方．4-二甲氨基吡啶的合成与应用［J］．化学世界，1997，（10）：528-529．［6］王芳．除草剂烯草酮的合成研究［D］．长春：吉林大学，2006．［7］胥阳．具有生物活性的N，N’-双取代-α-氨基酰胺衍生物的合成［D］．上海：上海师范大学，2009．［8］胥杨，薛思佳，孙晋峰，等．N-（5-邻氯苯基-2-呋喃甲酰氨基）丙氨酰胺衍生物的合成和生物活性测定［J］．有机化学，2008，28（11）：1997-2000．［9］徐尚成．环己二酮类除草剂及其合成化学［J］．农药，1990，29（4）：31-34．［10］郭林华，王鹏．除草剂烯草酮的合成研究进展［J］．现代农药，2006，5（1）：5-8．［11］Janusz L，Iwona J，Janusz Z，et al．Structure andＲeactivity of Organoaluminium Derivatives of Amino acids［J］．Organometal-lics，2003，22（20）：4151-4157．［12］Whittington J，Jacobsen S，AllanＲ．Optically Pure（－）Clethodim．Compositions and Methods for Compresing the Same：US，6300281［P］．2001．［13］Luo T，Loh W．Herbicidalcyclohexane-1，3-dionederivatives：GB，2179352［P］．1987．［14］阿达弘之，中岛正，佐协斡夫，等．シクロヘキサンジオン诱导体の制造方法：JP，79/63052［P］．1979．［15］Lopez-Ｒodriguez，Maria L，Murcia，et al．Benzimidazole Derivatives．3．3D-QSAＲ/CoMFA Model and Computational Simula-Ｒeceptor Antagonists［J］．Journal of Medicinal Chemistry，2002，45（22）：4806-4815．tion for theＲecognition of5-HT4［16］陈洪，谢建英，黄思庆．有抗病毒活性的苯并咪唑苯氧乙酸乳糖酯的催化合成［J］．化学研究与应用，2005，17（6）：799-801．［17］徐守林．杀螨杀菌剂二硝巴豆酸酯的合成［J］．现代农药，2011，10（2）：14-16．［18］方祖凯．口惡霉灵氨基酸衍生物的合成及生物活性研究［D］．荆州：长江大学，2010．［19］欧春艳，陈声宗．乙嘧硫磷合成工艺研究［J］．化学世界，2008，（2）：31-45．［20］陈万义，赵中华，薛振祥，等．喹硫磷合成方法的改进［M］．北京：化学工业出版社，2000．［21］高学祥，苟小锋，花成文，等．喹硫磷合成方法的改进［J］．西北大学学报，2006，36（2）：231-236．［22］曹耀艳．三唑磷合成工艺的研究［D］．杭州：浙江工业大学，2003．［23］张新忠，范钱君，陈建强，等．毒死蜱的合成研究［J］．农药科学，2004，35（12）：9-10．［24］王红明，李健，葛九敢，等．水相法合成毒死蜱的清洁工艺改进［J］．现代农药，2012，11（6）：15-18．［25］陆阳．毒死蜱水溶剂法合成工艺研究［J］．农药科学与管理，2009，30（9）：33-36．［26］陆阳．高效杀虫剂毒死蜱的合成新工艺［J］．化工文摘，2008，3（3）：30-32．［27］姚光源．七氟菊酯的合成［D］．天津：天津大学，2003．［28］祝捷，方维臻，陆群，等．氟胺氰菊酯的合成［J］．农药，2011，50（7）：487-491．［29］严传明．氟胺氰菊酯的合成［J］．现代农药，2003，2（1）：13-15．The Application of4-Dimethylaminopyridine in Pesticide SynthesisFAN Xiao-zhen，XU Xi（Department of Chemistry and Environmental science，Cangzhou Normal University，Cangzhou，Hebei061001，China）Abstract：4-Dimethylaminopyridine（DMAP）as the acylating catalyst for the acylation reaction has a strong catalytic effect．It is easy to get raw materials，simple in synthesis，low in cost and toxicity and easy to use and it has no bad smell．The catalytic effect is prominent with storage stability characteristics in ultra high acylating cata-lyst and there are more and more applications in the synthesis of pesticides．This paper summarizes the key prob-lems in synthesis of pesticides in the DMAP and the comparison of new synthesis process of quinalphos，dinocap，chlorpyrifos and etrimfos by using DMAP and the original synthesis process．It points out the development progress and the key role of DMAP in the development of recent years in the direction synthesis of pesticide and in its syn-thesis process．On this basis，the prospects for the DMAP catalytic mechanism and future development prospects of pesticide synthesis are discussed．Key words：4-dimethylaminopyridine；pesticides；synthesis；acylatio［责任编辑：尤书才］。
一种合成4-二甲氨基吡啶及其类似物的方法[发明专利]
![一种合成4-二甲氨基吡啶及其类似物的方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/4276844003768e9951e79b89680203d8ce2f6afe.png)
(10)申请公布号 (43)申请公布日 2013.11.20C N 103396358 A (21)申请号 201310273198.6(22)申请日 2013.07.02C07D 213/74(2006.01)(71)申请人北京理工大学地址100081 北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人李加荣 徐娟 史大昕 张奇(54)发明名称一种合成4-二甲氨基吡啶及其类似物的方法(57)摘要本发明提供了一种合成4-二甲氨基吡啶及其类似物的方法，反应式如图，式中：R 1，R 2分别为氢、烷基、烷基醇、苯基、苄基，或者R 1、R 2为-(CH 2)n -（n=2-6）的环烷基或-(CH 2)2O(CH 2)2-。
反应的碱为碳酸铯，磷酸钾，吡啶，三乙胺，碳酸氢钠，碳酸钾、氢氧化钠（钾）、醇钠（钾）。
反应的溶剂为1,4-二氧六环，甲苯，二甲基亚砜，二甲基甲酰胺，乙腈，四氢呋喃，丙酮。
反应的实施为常规加热。
本发明原料易得，工艺简单，反应条件温和。
(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书5页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书5页(10)申请公布号CN 103396358 A*CN103396358A*1/1页1.一种合成4-二甲氨基吡啶及其类似物的方法，其特征在于：以4-氯吡啶与有机胺的氯化锌配合物反应，生成4-二甲氨基吡啶及其类似物，反应式为：其中R 1，R 2分别为氢、烷基、烷基醇、苯基、苄基，或者R 1、R 2为-(CH 2)n -（n=2-6）的环烷基或-(CH 2)2O(CH 2)2-。
2.如权利要求1所述的一种合成4-二甲氨基吡啶及其类似物的方法，其中烷基选自直链或支链的C 1-6烷基，烷基醇选自直链或支链的C 1-6烷氧基。
3.如权利要求1所述的一种合成4-二甲氨基吡啶及其类似物的方法，其中烷基选自甲基、乙基、丙基、丁基、戊基或己基。
4.如权利要求1所述的一种合成4-二甲氨基吡啶及其类似物的方法，其中烷基醇选自甲基醇、乙基醇、丙基醇、丁基醇、戊基醇或己基醇。
一种高效酰化催化剂4-二甲氨基吡啶(4-DMAP)的合成新工艺
)=>6? 核磁共振谱仪 （ 内标： @(A， 溶剂： B’BCD ） 测 定。 ,- #! . & （ $ & 吡啶基） 氯化吡啶 !盐酸盐的合成 于 "66E< 四口瓶中加入乙酸乙酯 （ ,#"E<） 、 吡 啶 （ F,G ） ， 控制温度不超过 #"H ， 搅拌下慢慢加入氯 化亚砜 （ ,6#- "G ） ， 约 #6EIJ 加完。加完后， 慢慢升 温到回流， 并保持回流 $K 。减压回收乙酸乙酯和没 有 反 应 的 氯 化 亚 砜 下 批 套 用，加 入 无 水 乙 醇 （ ,66E<） ， 搅拌下升温到 "6 L 56H ， 混合 物成均相 后降温到 6H 析出晶 体， 过 滤， 用冷的 无水乙 醇洗 涤， 真空干燥得到 . & （ $ & 吡啶基） 氯化吡啶 ! 盐 酸盐 （ 5"G ， 液相色谱法测含量 >"M ） 。母液回收的 乙醇后可反 复使用， 回 收乙醇 后的 剩余 物中 加入 ,6M 的氢氧化钠溶 液 （ ,66E< ） 中和到 N7 约 ,6 L ,# ， 苯 （ D O %"E< ） 提取， 合并提取液后回收苯， 还可 回收吡啶 （ D6G ） 。以反应的吡啶 计， . & （ $ & 吡啶 基） 氯化吡啶 !盐酸盐的收率 FD- #M 。 ,- D! $ & ’(*+ 的合成 "66E< 四口瓶上安装有温度计、 电动搅拌器和 D6PE 长的分馏柱， 其中加入 . & （ $ & 吡啶基） 氯化 吡啶 !盐酸盐 （5"G ， 含量 >"M ） 、 .， . & 二甲基甲酰 胺 （ $DG ） 。搅拌下， 混合物加热到 ,""H 回流， 同时 生成的吡啶不断蒸出， 反应 DK 后结束。降至室温， 搅拌下加 入 ,6M 的氢氧 化钠 （ #%"E<） ， 使反 应液
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产率, 高纯度的 DMAP, 未反应的原料 2- 乙烯基吡
啶在装置中循环作用。该方法的主要原料 4- 氰基吡
啶国外有大吨位生产, 国内每年都需大量进口, 主
要用作异烟酸的原料, 价格约 614 万元/ t 。而 2- 乙
烯基吡啶国内有生产, 价格约 9 万元/ t, 同时该原
料在反应过程中不消耗, 回收率可达 90% 以上。作
DMAP。该方法操作简便, 但合成收率很低, 且 4-
氨基吡啶价格昂贵, 因此, 不适合工业化生产。其
反应式如下:
CH3
N
NH 2 ( CH 3O) 2SO2
N
N
CH3
218 4- 氰基吡啶法[ 7]
以 4- 氰基吡啶为主要原料, 首先与 2- 乙烯基吡
啶季胺化, 再与二甲胺反应, 最后用碱处理得到高
表 2 D M AP 催化酰胺化反应
底物
酰化剂
反应 时间
( h)
反应 温度
(e)
收率 ( %)
R CH COOH
NH2 OO
O NH Bz
ClCOOR CBz2O
5 60 60~ 90 4 25 84
NH2 COOH
TsCl
2 25 96. 7
O2N
O
N NH2
1. 5 25 43
O2N
ClP ( OEt ) 2
Synthesis and Application of 4-Dimethylaminopyridine
D UA N X iang-sheng, ZEN Wen-p i ng, NIE Ping ( Hunan Research Inst itute of Chemical Industry, Changsha 410007, China) Abstract: T he Synthesis of 4- Dimet hylaminopyridine as high acylat ing catalyst w as reviewed. T he synthet ic mothod of DMAP from 4- cyanopyridine w ith 2- v ineylpyridine w as deseribed and application in orgainic synthesis w as introducted. Key words: 4- dimethylaminopy ridine; cat alyst ; synt hesis
第 31 卷第 5 期 2001 年 10 月
精细化工中间体
FINE CHEM ICAL INT ERMEDIAT S
V ol. 31 N o. 5 October 2001
4- 二甲氨基吡啶的合成及应用X
段湘生, 曾文平, 聂 萍 ( 湖南化工研究院, 湖南 长沙 410007) 摘 要: 对高效酰化催化剂 4- 二甲氨基吡啶的合成方法进行了评述, 着重讨论了以 4- 氰 基吡啶和 2- 乙烯基吡啶为原料合成 DMAP 的方法, 并介绍了其在有机合成中的应用。 关键词: 4- 二甲氨基吡啶; 催化剂; 合成 中图分类号: T Q25312 文献标识码: A 文章编号: 1009- 9212( 2001) 05- 0005- 04
以 4- 三甲硅氧基吡啶为原料, 以 HgCl2 为催化 剂, 与二甲胺反应得到 DMAP。该方法主要缺点是 原料来源困难, 催化剂污染大, 难治理。其反应式 如下:
CH3
CH3
CH 3 S iO
N ( CH 3) 2NH
N
Hg Cl2
N
CH3
CH3
217 4- 氨基吡啶法[ 3]
以 4- 氨基吡啶为原料, 与硫酸二甲酯反应得到
215 4- 苯氧基吡啶法[ 8]
以 4- 苯氧 基吡啶 为原料, 在 H Br 存在下, 在
200~ 210 e 与二甲胺反应制得 DM AP。该方法原料
来源困难, 反应条件苛刻, 难以工业化生产。其反
应式如下:
O
HBr N + ( CH3) 2N H 200~ 210e
CH3
N
N+
OH
CH3
216 4- 三甲硅氧基吡啶法[ 3]
N
CH 3
N
N+
N
CH 3
212 r- 吡啶酮法[ 6]
以 r- 吡 啶 酮 作 原 料, 与 六 甲 基 磷 酰 三 胺
X 作者简介: 段湘生( 1964- ) , 男, 助理研究员, 主要从事有机合成研究, 发表论文数 10 篇。0731- 5718291 收稿日期: 2001- 04- 17
6
1 概述
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, 但对于高位阻、低活性的底物, 结果往往不理想。1967 年 L itvinenko 和 Kirichenko 在研究间氯苯胺的苯甲酰化时发现, 用 4- 二甲氨基 吡啶( 以下简称 DMAP) 代替吡啶时, 反应速度提高 104~ 105 倍。因此, 人们对 D MAP 的制备方法和应 用进行了广泛的研究[ 1~ 3] , 发现 DMA P 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 上的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, 被称为酰化反应 的/ 超级催化剂0, 并已在精细化工的诸多领域得到 广泛应用。
甲苯、乙酸乙酯、己烷、四氢呋喃、氯仿、二氯甲烷、乙 酸酐、吡啶、三乙胺、二甲亚砜等。
5) 催化剂用量少, 1mol 反应物, DMAP 用量仅 需 0105~ 0. 20mmol[ 3~ 5] 。
2 合成方法
DMAP 的合成方法较多, 概括起来共有 8 种方
法。
211 双吡啶盐法[ 4~ 5]
该方法以吡啶和氯化亚砜为原料, 先制得中间
O
H5C2O 2CO CCH 2CCH2CO CO 2C2H5
- H2O - 2CH3CH2OH
O
O
NH3
- CO2
HO OC O CO OH
O
CH3 H MPT
N 220 e
N
CH3
H
213 4- 氯吡啶法[ 7]
HO O C N COOH H
N
以 4- 氯吡啶为原料, 与 DMA 反应制得 DMAP。 该工艺流程短、操作方便, 但主要原料 4- 氯吡啶价 格昂贵, 来源困难。其反应式如下:
精细化工中间体
第 31 卷
( H MPT ) 在 220 e 下反应 3~ 4h 制得 DMAP 。该方
法的主要原料 r- 吡啶酮的制备需由草酸二乙酯和丙
酮经缩合、水解、氨化、脱羧等步骤, 工艺流程复杂,
总收率低。其反应式如下:
2
CO OC2H5 + CH 3CO CH3
NaOC2H5
CO OC2H5
CH 3
Cl
N + ( CH3) 2NH
N
N + HCl
CH 3
214 4- 吡啶磺酸法[ 7]
以 4- 吡啶磺酸为原料, 在氯化锌存在下, 与二
甲胺反应制得 DMAP。该方法同样存在原料来源困
难, 价格昂贵, 产率低的缺点。其反应式如下:
CH3
N
SO 3H ( CH3) 2NH ZnCl2
N
N
CH3
O CH 2 S O H +
DM A P NCO
O
CH 2 S NH
+ CO2
315 醇和酚的醚化反应[ 19] DMAP 首先是作为酰化催化剂使用, 但随着对
DMAP 催化机理的更深入研究, DMAP 也可用来催 化醇和酚的醚化反应。如醇与三苯甲基氯化物的醚
化反应, 以 DMAP 为催化剂时, 收率可提高 20%
应。DMAP 已普遍应用于高位阻、低活性的醇、酚 的酰化反应, 显著地提高了反应收率, 并且使反应
第 5期
段湘生, 等: 4- 二甲氨基吡啶的合成及应用
7
条件变得温和。表 1 列举了 DMAP 在酰化反应中 应用的部分结果[ 9~ 13] 。
表 1 D M AP 催化酰化反应
底物
酰化剂
反应 反应 时间 温度
上, 可以明显地改善反应条件, 提高产率及产品纯
度。具有代表性反应的反应式如下:
8
精细化工中间体
第 31 卷
4 结语
由于 DMAP 的存在, 许多有机化学反应可在温 和条件下快速进行, 并获得高产率、高纯度的产品, 它的应用范围越来越广, 已成为精细化工、化学制 药、生物化工、农药等行业的有力工具。同时, 作 者所在单位现已建成 50t / a 99% DMAP 的工业化生 产装置, 随时满足各行业的需要, 相信随着 DMAP 应用研究的深入推广, 将对化学工业及相关行业产 生明显的社会效益和经济效益。
(h) ( e )
收率 (%)
( C 2H 5) 2N
OH N
( C2H5O) 2PSCl 3 30~ 35 95 N
CH3
CH 3O
OH N
N CH 3
( C2H5O) 2PSCl 3 30 98. 8
i- Pr MMT rOCH2
OH N
N CH3
( C2H5O) 2PSCl
O N
NH
n- Bu2PSBr O N N NH Bz
DMAP 用作酰化催化剂具有如下优点: 1) 反应速度快, 与吡啶相 比可提高反应 速度 104~ 105 倍, 因而大大缩短了反应时间。 2) 反应条件温和, 许多反 应可以在室温 下进 行, 因而既降低能耗又易于控制。 3) 反应收率高, 对于空间位阻大, 反应活性低 的羟基化合物效果尤为显著。 4) 溶剂选择范围广, 适用溶剂有 苯、甲苯、二