4-溴-2-甲基吡啶的合成与研究

概述

吡啶衍生物广泛应用于有机合成化学、材料化学、配位化学和药物研发等研究领域，因此引起化学家的研究兴趣。综述近年来多取代吡啶衍生物合成方法研究进展，该类化合物在医药和农药领域均有应用，发展前景广阔[1]。本篇我们介绍的4-溴-2-甲基吡啶是一种含卤吡啶衍生物，英文名称为4-Bromo-2-methylpyridine，分子和分子量分别为C₆H₆BrN和172.02。该物质常温常压下表现为无色至淡黄色透明液体，熔点26-27 ℃，沸点则为195.7℃ at 760 mmHg。

合成工艺

为优化4-溴-2-甲基吡啶及其衍生物的合成条件，在微波(120℃)条件下，采用水/1,4-二氧六环(5:1)的混合溶剂，研究碱(缚酸剂)及催化剂对Suzuki偶联反应的影响。结果发现，碳酸钾和[1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯的组合为最优条件。经优化，收率提高30%，总收率达81%。该优化后条件高效绿色，收率显著提高，且该条件具有较好的底物适应性[2]。

有关研究

杂环化合物是一种分子中含有杂环结构的有机物，除碳原子(C)外，还含有氮原子(N)、氧原子(O)或硫原子(S)等非碳原子共同构成环，其中N、O、S等非碳原子被统称为杂原子，本篇介绍的4-溴-2-甲基吡啶即为杂环化合物。对于杂化环中杂原子的数量，既可以含有一个也可以含有多个。对于杂原子的种类，可以是一种也可以是多种。生活中绝大多数香料、染料以及医药农药等都为杂环化合物或以杂环化合物为前驱物所合成，同时杂环化合物在工业生产中也起着敏化剂和稳定剂的作用。而杂环化合物具有如此广泛的应用，与其独特的结构是无法分开的。物质的结构决定其性质，因此对典型杂环化合物的结构进行更加深入的分析是有必要的。

压强作为一种基本的热力学参量，可以在无外界杂质引入时，有效的对物质内部结构、分子间相互作用进行调控。在对物质施加压强的过程中，以宏观层面分析，物质的体积减小。以微观层面分析，物质内部分子间距离缩短、键长减小、电子轨道重叠程度加剧，从而导致物质发生结构相变。同时，外界压强也可以降低物质间的化学反应势垒，进而诱导物质发生在常压下难以或无法完成的反应。因此高压科学为探索已有物质的结构相变、新型材料的合成提供了有效的思路和手段。在压强高达21 GPa时，吡啶的大部分拉曼振动模式消失，进一步加热则会使所有拉曼振动模式消失，由此可以推测吡啶出现了压强诱导的非晶化现象，最终进入无定形态，由此可以说明无氢键作用的吡啶分子具有更好的结构稳定性。对样品卸压处理后，通过分析拉曼光谱，只有未加热部分可恢复至常压相，而加热部分则无法恢复，这说明在高温高压共同作用下导致的吡啶非晶化过程是不可逆的。上述研究为4-溴-2-甲基吡啶等其他吡啶衍生物的相变研究提供了思路[3]。

参考文献

[1]燕子红,李金兰,郑源松,等.多取代吡啶衍生物合成及在医药和农药领域应用研究进展[J].化学教育(中英文),2023,44(18):1-16.DOI:10.13884/j.1003-3807hxjy.2022010187.

[2]韩鹏杰,初雪梅,王聪,等.4-溴-2-甲基吡啶及其衍生物的合成工艺优化研究[J].浙江海洋学院学报（自然科学版）, 2019(003):038.

[3]陈胤圻.高压下吡啶及其衍生物的拉曼光谱研究[D].吉林大学,2023.DOI:10.27162/d.cnki.gjlin.2023.003502.