4-氯-2-吡啶甲酸的制备

背景及概述

吡啶甲酸系列都是医药、农药和染料的中间体。吡啶甲酸及其衍生物广泛应用于医药、化工、食品及生产生活中，具有不可替代的作用与价值。4-氯-2-吡啶甲酸是一种重要的有机合成中间体，在医药工业上用于制备卡波卡因药物，市场需求量大。它也是许多吡啶甲酸盐的合成原料，具有非常广泛的用途。4-氯-2-吡啶甲酸英文名称：4-Chloropicolinic Acid，中文别名：4-氯吡啶羧酸，CAS号：5470-22-4，分子式：C6H4ClNO2，分子量：157.554。

制备

以4-氯-2-甲基吡啶为起始物料，经氧化反应制备目标化合物4-氯-2-吡啶甲酸。或以2-吡啶甲酸为起始物料，经氯代反应制备[1]，其合成反应式如下图：

图1 4-氯-2-吡啶甲酸的合成反应式

实验操作：

方法一、

将溶有K2Cr2O7的H2SO4水溶液倒入三口烧瓶中，在设定的温度下恒温。向溶液中滴加4-氯-2-甲基吡啶，在恒定转速的搅拌下回流。反应完成后，将反应液冷却至室温，用KOH调pH至9～10，分出上层剩余的4-氯-2-甲基吡啶，下层即为4-氯-2-吡啶甲酸钾和硫酸钾水溶液，过滤，滤液蒸干。在固体物质中加无水乙醇，回流。趁热过滤，滤液蒸干，得4-氯-2-吡啶甲酸钾固体。加少量水将其溶解，用HCl酸化至pH为3。4，减压蒸馏至干，以无水乙醇提取产物并重结晶，即得目的产物4-氯-2-吡啶甲酸。

方法二、

将10.0mL( 0.1moL) 4-氯-2-甲基吡啶和 200mL 水加入到带有搅拌器 、温度计和球形回流冷凝管的500mL 四口瓶中, 用加热套缓慢加热, 称量 39.5g(0.25mol) KMnO4 粉末, 当温度升至 75℃时, 向反应瓶中分 5 批加入 KMnO4 粉末, 温度控制在 80 ～82℃, 每次待加入的 KMnO4 反应完全( 反应瓶中溶液为黑褐色无紫红色) 时, 再加入下一批KMnO4 。如此进行, 待全部 KMnO4 反应完毕后, 保持温度搅拌30min, 反应共需 3h 。趁热过滤, 去除MnO2 。滤出物每次用 15mL 热水洗涤, 共洗涤 2 次, 合并滤液 。滤液为无色透明溶液 。将滤液倒回四口瓶中, 保持温度在 40～ 45℃时, 用恒压滴液漏斗向反应瓶中滴加CrCl3 水溶液 9.3g( 0.035mol) CrCl3 .6H2O 粉末溶于40mL 水中, 反应液由无色变为浅绿色又变为粉红色并有固体析出, 需 40min 滴加完毕, 再搅拌 20min,冰水冷却, 过滤出产品。用水洗涤, 烘干, 即得目的产物4-氯-2-吡啶甲酸。

参考文献

[1]THE UNIVERSITY OF WARWICK Patent: WO2008/17855 A1, 2008 ;