3-溴-2-吡啶羧酸的合成及其应用

基本介绍

3-溴-2-吡啶羧酸的CAS号是30683-23-9，分子式是C6H4BrNO2，分子量是202.00546。熔点是141-1440C，沸点是315.7±27.0°C(Predicted)，密度是1.813，储存条件为2-8°C，酸度系数(pKa)是2.29±0.10(Predicted)。

图1 3-溴-2-吡啶羧酸的结构式。

合成

图2 3-溴-2-吡啶羧酸的合成路线[1]。

吡啶-2,3-二羧酸汞在热二甲基亚砜或六甲基磷酰胺中的脱羧反应得到2-羧基吡啶-3-基汞（II）（主要产物）和3-羧基嘧啶-2-基汞的混合物（II）（次要产物）。该混合物（i）与酸化卤化物离子（Cl-或i-）反应，生成相应的羧基吡啶基（卤代）汞（II）衍生物的混合物，（II）与三溴离子反应，生成溴（羧基吡啶基汞（II）、3-溴吡啶-2-羧酸和2-溴吡啶-3-羧酸的配合物，和（iii）在热的乙酸水溶液中与碘化物离子反应，得到双（2-羧基吡啶-3-基）汞（II）三碘聚甲酸氢盐（II）。最后一种化合物在二甲基亚砜中的溶液沉积双（2-羧基吡啶-3-基）汞（II）。吡啶-2,3-二羧酸根离子与乙酸汞在pH 5.0-5.8的沸腾乙酸水溶液中反应，得到作为唯一有机金属产物的汞化乙酸，并且未观察到报道的1脱羧生成3-溴-2-吡啶羧酸。

图3 3-溴-2-吡啶羧酸的合成路线[2]。

将汞吡啶-2,3-二羧酸盐在热Me2SO或HMPA中脱羧得到混合物。I(主要产品)和II ()。I和II (RR1=键)与Cl-或I-反应生成混合物。(R = Cl, iodo;R1 = h)。三溴离子I和II (RR1 =键)得到I, II (R = Br, R1 = H)，然后碘离子在热HOAc中，I和II (RR1 =键)得到双(羧基吡啶基)汞III (X = H+HgI3-)。溶液在Me2SO沉积的III (X =电子对)。吡啶-2,3-二羧酸根离子与Hg(OAc) 2在pH为5.0- 5.8的煮沸aq. HOAc溶液中反应得到MeCO2HgCH2CO2H作为唯一的金属有机产物，通过硅胶柱层析纯化得到3-溴-2-吡啶羧酸。

应用

由于3-溴-2-吡啶羧酸有机配体具有优异的配位能力，选择这类双功能配体与金属自组装形成配合物的研宄时有报道[3]。首先，科研工作者通过前期的结构设计，在调控3-溴-2-吡啶羧酸类配体和配合物结构的同时，实现对配合物性能调控的目的；其次，在使用3-溴-2-吡啶羧酸类配体构建配合物的过程中，通过结构修饰引入不同电子效应的取代基对配合物的骨架结构与性质有着重要的影响[4-5]。因此，在设计构筑MOFs时需要对自组装过程中的电荷补偿进行考量。目前，由3-溴-2-吡啶羧酸配体构筑的配合物广泛应用于荧光传感、气体吸附／分离、磁性以及催化等领域。

近年来，采用3-溴-2-吡啶羧酸类配体设计合成结构稳定的新型发光MOFs作为潜在的荧光探针是研究热点之一[6]。作为检测目标分析物的荧光探针，MOFs具有响应快、对特定分析物敏感性高、操作简单等优点。目前，许多MOFs对金属离子、小分子有机物、丙酮和爆炸性有机化合物等表现出优异的发光传感性能。有机染料在纺织业、印刷业等行业得到了广泛的应用，导致大量含有各种有机染料的废水被排放，对人类和动物造成了严重的危害。也有科学家采用吡啶羧酸类配体和硝酸锌通过溶剂热法合成了一例新型的MOF材料（NEM-7-Zn）[7-8]。通过单晶到单晶的金属转化策略，成功制备了另一例新的MOF（NEM-7-Cu）。吸附实验结果表明，NEM-7-Cu对亚甲基蓝、甲基橙、硫化蓝、活性红等有机染料具有吸附能力[9]。3-溴-2-吡啶羧酸合成的MOFs具有超高的比表面积、可调控的孔洞尺寸、较低的骨架密度以及孔表面易于修饰等独特优势，收到了能源、环境和卫生保健部门等有关领域的关注。

参考文献

[1] A. Kozikowski, I. Gaisina, Preparation of HDAC inhibitors and therapeutic methods using the same, The Board of Trustees of the University of Illinois, USA . 2017, p. 82pp.

[2] A. Kozikowski, J.H. Kalin, K.V. Butler, J. Bergman, W.W. Hancock, Preparation of 4-substituted N-hydroxybenzamides as HDAC inhibitors and therapeutic methods using them, University of Illinois, USA . 2012, p. 133pp.

[3] A. Krantz, P. Yu, Crosslinking of proteins and other entities via conjugates of a-haloacetophenones, benzyl halides, quinones, and their derivatives, Advanced Proteome Therapeutics Inc., USA . 2011, p. 147pp.

[4] R. Shalwitz, Aminoalkylphenylsulfamic acid compounds as antitumor agents and their preparation, compositions, and methods for preventing metastasis of cancer cells, Akebia Therapeutics Inc., USA . 2011, p. 207pp.

[5] S. Sharif, D. Schagen, M.D. Toney, H.-H. Limbach, Coupling of Functional Hydrogen Bonds in Pyridoxal-5'-phosphate-Enzyme Model Systems Observed by Solid-State NMR Spectroscopy, J. Am. Chem. Soc. 129(14) (2007) 4440-4455.

[6] H. Takada, Cosmetics containing enzymically synthesized glycogen, Ezaki Glico Co., Japan . 2009, p. 27pp.

[7] J. Thatte, A.C. Blackburn, S. Han, R.M. Jones, J.-K. Jung, A.G. Montalban, B.B. Pal, J.K. Rueter, S. Strah-Pleynet, L. Thoresen, Y. Xiong, D. Yue, X. Zhu, Diazacyclopropa[a]pentalene derivatives as cannabinoid receptor modulators and their preparation, Arena Pharmaceuticals, Inc., USA . 2012, p. 199pp.

[8] T.A. Wencewicz, J.E. Schaffer, M.R. Reck, Chemoenzymatic synthesis of obafluorin analogs by enzymes from the Pseudomonas fluorescens obiA-N gene cluster, Washington University, USA . 2018, p. 171pp.

[9] B. Zhao, Y. Liu, Z. Lu, B. Li, Catalyzer of chiral biaryl skeleton pyridoxylamine class and synthetic method and application thereof, Shanghai Normal University, Peop. Rep. China . 2016, p. 29pp.