1-甲基-1H-吡唑-5-羧酸的合成及其应用

基本描述

1-甲基-1H-吡唑-5-羧酸的CAS号是16034-46-1，分子式是C5H6N2O2以及分子量为126.11。熔点是220-225°C，沸点是306.9±15.0°C(Predicted)，密度是1.34±0.1g/cm3(Predicted)，酸度系数(pKa)为3.03±0.25(Predicted)。在甲醇中的波长(λmax)是259nm。1-甲基-1H-吡唑-5-羧酸多用于有机农药及医药合成的中间体[1]。

图1 1-甲基-1H-吡唑-5-羧酸的结构式。

合成

图2 1-甲基-1H-吡唑-5-羧酸的合成路线[2]。

4-甲酰基-3,5-二甲基-1-苯基吡唑（1.0克，0.005摩尔），50%水溶液。将丁醇（100毫升）和氢氧化钾（1.68克，0.03摩尔）溶液放入电解槽中，在50°C下使用108毫安电流进行电解。通电2F（摩尔醛）-1后，停止电解，通过添加固体NaCl将丁醇盐析出反应溶液，随后分离水性和有机部分。在减压下从有机馏分中蒸发醇。蒸发后得到的残余物（未反应的起始醛与NaCl杂质）与水（5ml）混合，并用CHCl3（2×10ml）处理。用Na2SO4干燥有机提取物，蒸发溶剂，得到4-甲酰基-3,5-二甲基-1-苯基吡唑（0.81g）（通过1H NMR光谱鉴定）。合并水性馏分（分离醛后），用浓盐酸酸化。并用CHCl3（3×25ml）萃取。用Na2SO4干燥提取物并蒸发溶剂以获得产物（0.20g），其为（1H NMR光谱数据）3,5-二甲基-1-苯基吡唑-4-羧酸和4-甲酰基-3,5-二甲基-2-苯基吡嗪的混合物。它们的摩尔比为3.24:1.0，根据3,5-二甲基-1-苯基吡唑-4-羧酸在δ2.35（s，3h，Me）和4-甲酰基-3,5-二甲基-2-苯基吡嗪在δ3.43（s，3 H，Me）的信号积分强度确定。基于这些数据，4-甲酰基-3,5-二甲基-1-苯基吡唑的转化率为14.2%。6.5-甲酰基-1-甲基吡唑的电氧化。5-甲酰基-1-甲基吡唑（2.2g，0.02mol）和1M水溶液。将NaOH溶液（100ml）放入电解槽中，并如上所述进行电解。电解和产物分离完成后（见条目1），得到1-甲基吡唑-5-羧酸（2.0g，79%）。根据m.p.221°C（参考文献21:m.p.221-222°C）和1H NMR光谱特征鉴定酸。从母液中蒸发水（分离主产物后），用Me2CO（4×25ml）处理形成的残留物，以另外分离0.45g 1-甲基吡唑-5-羧酸（基于m.p.和1H NMR光谱特征进行鉴定）。1-甲基-1H-吡唑-5-羧酸的产率为97.8%。

图3 1-甲基-1H-吡唑-5-羧酸的合成路线[3]。

在氮气气氛下，向1-甲基-1H-吡唑（609毫摩尔）在干燥乙醚（600毫升）中的搅拌溶液中，在-78°C下，在1小时内滴加正丁基溴在己烷（2.6 M，670毫摩尔）中的溶液。然后在此温度下再搅拌反应混合物1小时，然后在-78°C下使干燥的二氧化碳气体通过混合物30分钟。然后使反应混合物升温至室温，并用水（500ml）淬灭。分离水相，用乙醚（500ml）洗涤并冷却至2-3℃。向搅拌的混合物中加入浓盐酸水溶液，直到获得3的pH。过滤收集所得沉淀物，用冰水（20ml）洗涤，首先在露天干燥，然后在真空干燥器中用P2O5干燥，得到白色粉末状的1-甲基-1H-吡唑-5-羧酸。化合物重量：35.3g，产率45.4%。1H NMR（400MHz，DMSO-d6）δ：13.31（1H，bs）；7.50（1H，d）；6.81（1H，d）；4.07（3H，s）。

应用

1-甲基-1H-吡唑-5-羧酸具有较好的水溶性、去污性、稳泡性、抗菌性和易生物降解性，广泛应用于香波、化妆品和工业洗涤等日用化工领域[4-6]。然而与常见的中间体相比，1-甲基-1H-吡唑-5-羧酸在强酸、强碱溶液中易水解、稳定性较差，在使用时需加入一定量的整合剂。1-甲基-1H-吡唑-5-羧酸还可以通过共价键将两个单体分子紧密连接，碳氢链间的相互作用比普通单链表面活性更强，因此，1-甲基-1H-吡唑-5-羧酸可用于有机农药配剂[7]。此外，1-甲基-1H-吡唑-5-羧酸可用来对材料改性，通常用在纳米材料、染整材料和多孔材料等领域[8-9]。

参考文献

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