吡啶-3-硼酸的合成方法

简介

有机硼酸化合物吡啶-3-硼酸是一类重要的化学中间体，在有机合成中有广泛的应用。它也是偶联反应的重要原料，可以与含有α，β不饱和键的羧基化合物进行共轭加成反应。目前吡啶-3-硼酸的制备研究较多，而吡啶硼酸等杂环类硼酸的合成报道较少。吡啶-3-硼酸属于杂环类硼酸，与芳基硼酸相比，合成条件较苛刻，且后处理方法也有所不同[1]。

合成

图1 吡啶-3-硼酸的合成路线

方法一：将11毫升（113毫摩尔）3-溴吡啶溶于225毫升干THF中，将溶液冷却至-70°C，并加入26.3毫升（115毫摩尔）硼酸三甲酯。在该温度下，在约10分钟的时间内向反应混合物中加入46 ml（115 mmol/2.5 M的己烷）n-BuLi，随后将混合物在-78°C下再搅拌1小时。将温度升至-40°C，将混合物再搅拌20分钟，随后升至-20°C，在此过程中滴加100毫升2N盐酸。分离有机相，并使用4N氢氧化钠溶液将水相的pH调节至7。水相用氯化钠饱和，并用THF萃取三次。有机相合并并蒸发得到吡啶-3-硼酸；产量：12.0克（理论值的90%）。合成路线如图1所示[2]。

方法二：将iPrMgCl（10mmol）在干燥THF（5mL）中的溶液置于氩气下，置于装有磁力搅拌器、温度计和加料漏斗的干燥三颈瓶（100mL）中。在室温下加入溴嗪（10mmol）在干燥THF（5mL）中的溶液。1小时后，将混合物进一步冷却至0°C，并在15分钟内加入三甲基甲硅烷基硼酸酯（11 mmol），将温度保持在0°C 2小时。形成沉淀物。然后使悬浮液缓慢地达到室温并搅拌过夜。将所得混合物冷却至0°C，并用HCl水溶液（2M）水解，将pH保持在6-7之间。在提取、干燥和除去溶剂后，分离出粗酸。从MeOH结晶，然后用丙酮/水（9/1）洗涤，得到纯硼酸（在熔点测定过程中分解）。得到标题化合物吡啶-3-硼酸，产率：75%。

图2 吡啶-3-硼酸的合成路线

向500 mL三颈烧瓶中加入甲苯（85 mL）并冷却至-60°C以下，并在10分钟内滴加n-BuLi（1.6 M己烷溶液，48.6 mL，77.8 mmol）。内部温度达到-60°C后，滴加3-溴吡啶（6.8 mL，70.7 mmol）甲苯（30 mL）溶液，以将内部温度保持在-50°C以下。布朗尼炭黑固体沉淀，并将所得浆料搅拌20分钟。逐滴加入THF（30 mL）以将内部温度保持在-50°C以下，并搅拌所得浆料15分钟。通过注射器向浆料中一次性加入硼酸三异丙酯（19.6 mL，84.9 mmol）。将溶液加热至-15°C，用HCl（aq）（2.7N，70.0mL）猝灭反应，并将溶液转移到分液漏斗中。收集水层，用水（10mL）洗涤有机层，并用NaOH（aq）（10N）将合并的水层中和至pH 7，并用THF（200mL x 1125mL x 2）萃取。将合并的有机物真空浓缩，将残留物溶于THF/CH3OH（1∶1，140mL）中，过滤，并用CH3CN稀释至300mL。通过蒸馏将溶剂转换为CH3CN并浓缩至100mL。通过过滤收集固体，得到标题化合物1（6.4g，73%产率），其为灰白色固体吡啶-3-硼酸，产率73%。

参考文献

[1] 刘国权,梁九娣,郭晓芝,王海英,韩建荣.3-吡啶硼酸的合成研究[J].河北科技大学学报,2013,34(05):426-429.

[2] Cashman, John R. Preparation of nicotine-related compounds as modulators of smoking or nicotine ingestion and lung cancer. World Intellectual Property Organization, WO2005066162 A1 2005-07-21.