异烟酸甲酯的应用

背景及概述^[1][2]

异烟酸甲酯又称吡啶-4-甲酸甲酯，是一种重要的有机合成中间体，主要用于医药生产，同时也是一种良好的工业溶剂。目前，国内外对于它的研究报道较少，多采用异烟酸和甲醇在浓硫酸作用下直接酯化合成。而浓硫酸作为传统的酯化催化剂，易使有机物氧化、碳化，导致一系列副反应的发生，同时对设备腐蚀严重，三废处理困难。因此，探索新型催化剂取代浓硫酸已成为研究热点。

固体超强酸是近年来发展起来的一类新型催化剂，其酸性比浓硫酸强；具有很高的催化活性、酯化率高、制备容易、耐水性强；使用温度范围较宽，再生容易，可反复使用；副反应少，催化剂与产物易分离，且具有无毒无味无腐蚀等优点。对合成异烟酸甲酯具有重要意义。

异烟酸甲酯

制备^[2]

（1）将乙腈、羟胺盐酸盐和甲醇钠的混合物在室温下搅拌2-4天，所述混合物中乙腈：羟胺盐酸盐：甲醇钠摩尔比为1:1:1，然后过滤且在低于20℃下浓缩滤液，以产生呈白色固体的(Z)-N'-羟基乙脒；

（2）将甲醇、氢氧化钾和吡啶-2，4-二甲酸二甲酯的混合物回流0.5-2小时，然后在真空中蒸发以生成呈黄色固体的4-(甲氧羰基)吡啶甲酸；

（3）将草酰氯加至在二氯甲烷中的4-(甲氧羰基)吡啶甲酸，保持温度于25-30℃，进行3天，将反应在真空中蒸发，以生成呈黄色油的2-(氯羰基)异烟酸甲酯；

（4）将(Z)-N'-羟基乙脒和三乙胺加至2-(氯羰基)异烟酸甲酯的二氯甲烷溶液，将温度保持于25-30℃，进行0.5-2天，将反应在真空中浓缩以生成呈黄色固体的2-((1-氨基亚乙基氨基氧基)羰基)异烟酸(Z)-甲酯；

（5）将2-((1-氨基亚乙基氨基氧基)羰基)异烟酸(Z)-甲酯的甲苯溶液在回流下加热12-36小时，将所得混合物蒸发且通过硅胶柱层析纯化，以生成呈白色固体的2-(3-甲基-1，2，4-噁二唑基-5-基)异烟酸甲酯；

（6）将氢氧化锂、乙醇和2-(3-甲基-1，2，4-噁二唑基-5-基)异烟酸甲酯的混合物在室温下搅拌2-10小时，然后在真空中浓缩混合物，加水然后用乙酸乙酯萃取，用1N盐酸水溶液使水层达到pH 1.5并用乙酸乙酯萃取；

（7）将有机层在真空中浓缩以生成呈白色固体的化合物，即为异烟酸。1H NMR（300MHz，DMSO-d6）δppm 14.08（br s，1H）9.00-8.98（m，1H）8.50（s，1H）8.09-8.07（m，1H），2.46（s，3H）。

（8）催化剂S2O2-8/ZrO2-SiO2的制备称取一定量ZrOCl2·8H2O和NaSiO3·9H2O，用8%的稀氨水水解，调节溶液pH值至9；在0℃条件下陈化24h，抽滤，用蒸馏水洗至无Cl-(用0.1mol/LAgNO3溶液检验)。在110℃下烘干，研磨过100目筛；按15mL/g的比例，用0.5mol/L的过硫酸铵溶液浸渍8h；抽滤，在红外灯下烘干，置于500℃马弗炉中焙烧3h。制得固体超强酸催化剂S2O2-8/ZrO2-SiO2，置于干燥器中备用。

（9）在装有分水器、温度计、回流冷凝管的250mL三口烧瓶中，加入6.2g(0.05mol)异烟酸，16.2mL(0.4mol)无水甲醇，0.5g固体超强酸催化剂，在磁力搅拌器上加热至回流分水，并维持反应约3h。停止加热，冷却、过滤分离出固体超强酸催化剂，反应液分层后，用饱和的Na2CO3溶液中和洗涤、分液，再用无水MgSO4干燥，先常压蒸馏回收过量甲醇，再减压蒸馏，收集95～100℃(2.67KPa)的馏分，即得稍带棕黄色的透明液体，干燥后即为异烟酸甲酯。

应用^[2]

异烟酸甲酯可用于防治蓟马害虫，异烟酸甲酯是从蓟马的嗜食寄主植物挥发物中提取获得的物质，对蓟马具有强烈的引诱作用。具体防治方法如下：

蓟马昆虫信息素诱芯结合蓝色粘虫板，其诱芯成分按重量百分比计：1，8-桉树脑20％，大茴香醛15％，己烯醛46％、丁香酚1.5％、己烯醇12％、苯乙醇1.1％、香芹酮2.4％、芳樟醇1％、异烟酸甲酯1％配制的混合物溶解于正己烷，添加至在硅橡胶载体上，待正己烷完全挥发后，即制成蓟马昆虫信息素诱芯，蓝板光谱波长为450nm，诱芯插于粘虫板上，将粘虫板悬挂于黄瓜苗日光温室内，高度为：高于植株顶部10cm，板面设置方向为东西方向。

包括异烟酸甲酯在内的蓟马昆虫信息素诱芯结合粘虫板的防治方法相比其他蓟马防治方法，具有引诱效果好，药效持续期长、使用方便、安全，绿色、无污染的优点，适合我国瓜果蔬菜产区综合防治蓟马的需要。因此，蓟马昆虫信息素诱芯结合粘虫板是一种高效防治蓟马的产品，适合大面积推广应用。

主要参考资料

[1]郑超, 王萍, 张宏志,等. 固体超强酸S_2O_8~(2-)/ZrO_2SiO_2催化合成异烟酸甲酯[J]. 精细与专用化学品, 2004, 12(23):19-21.

[2]高丰琴, 何汉江, 郭强, 王小明, & 张明雨. (2014). 氯化氢催化酯化反应合成2-氯异烟酸甲酯. 化学世界, 55(1), 26-28.

[3]张治科. (2015). 西花蓟马嗅觉相关蛋白鉴定及功能研究. (Doctoral dissertation, 中国农业科学院).