2‑乙基‑3,6‑二甲基吡嗪的合成方法技术

本发明专利技术公开了一种2‑乙基‑3,6‑二甲基吡嗪的合成方法，包含以下步骤：1)、将2,5‑二甲基吡嗪、FeSO4·7H2O按比例投入反应瓶中搅拌，再加入作为溶剂的水，接着滴加浓硫酸和双氧水；滴加完毕后加入部分正丙醛并升温至50～60℃开始反应；反应过程中补加剩余的正丙醛，反应时间为5～6小时；2)、反应结束后，用乙酸乙酯萃取，取水相调碱至pH至7.9～8.1、再利用乙酸乙酯萃取，所得有机相再经过浓缩、柱层析，即得2‑乙基‑3,6‑二甲基吡嗪。采用本发明专利技术的方法合成2‑乙基‑3,6‑二甲基吡嗪，具有成本低、收率高、可操作性强、产物纯度好等特点，能适应科研及产业化需要。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于有机合成领域，具体涉及一种2-乙基-3, 6-二甲基吡嗪的合成新方 法。
技术介绍
吡嗪类化合物广泛应用于食品工业中，由于其具有特殊的香味，许多吡嗪衍生化 合物在食物中作为调味剂使用。近些年来研究发现，很多吡嗪类化合物存在于昆虫中，其作 为信息素物质作用于昆虫种群内或者种群间，化学信息素是生物个体之间起化学通讯作用 的化合物的统称，其调控着生物个体的各种行为，从而使昆虫能够有效的进行信息传递和 交流。VanderMeer等在2010年鉴定出红火蚁的告警信息素是2-乙基-3, 6-二甲基吡嗪 (结构式见式1 :化合物1)，告警信息素能让蚁群免于外敌入侵而遭受侵害，能够在遭到入 侵过程中加强蚂蚁的移动速度和进攻强度。然而，对于蚂蚁这种个体较小，且蚁巢内相互交 流较少的种群，告警信息素更多的是起到一个及时疏散成员的作用。 式1、2_乙基-3, 6-二甲基吡嗪的结构式 目前，市场上人工合成的2-乙基-3,5(6)-二甲基吡嗪标准样品为45%的2-乙 基-3, 6-二甲基吡嗪（结构式为式1所示）和55%的其同分异构体2-乙基-3, 5-二甲基 吡嗪（结构式见式2)的混合物，因而市场上没有2-乙基-3, 6-二甲基吡嗪的纯品出售。 但是此化合物在红火蚁这种攻击性很强的蚂蚁研究和防治实践中，通常需要大量的2-乙 基-3, 6-二甲基吡嗪的纯品，因此，如何制备2-乙基-3, 6-二甲基吡嗪的纯品，具有重要的实际应用价值。 式2、2-乙基-3, 5-二甲基吡嗪结构式 文献EuropeanJournalofOrganicChemistry,Η:2687_2695, 2〇10利用格氏反 应，通过2-氯-3, 6-二甲基吡嗪（见式3)合成目标产物2-乙基-3, 6-二甲基吡嗪，但是 其原料2-氯-3, 6-二甲基吡嗪价格高昂，成本较高，因此不适合大量的工业化生产。 式3、一种合成化合物1的合成线路文献JournalofAgriculturalandFoodChemistry, 56 (6) : 2147-2153, 2008 ; 合成线路见式4,通过氨基酸和1，3-二羟基丙酮反应，但是此反应得到的目标产物2-乙 基-3, 6-二甲基吡嗪收率很低，且其有多种其它取代基的吡嗪副产物生成，分离难度大。 式4、一种合成化合物1的合成路线 根据文献（Org.Lett.2014, 16, 2787-2789)中的合成方法和原料配比反应，收率 低（仅为45% )，过程中使用大量水和浓硫酸，反应中温度不好控制，后处理需要大量碳酸 钠调碱，且中和反应放热，容易造成产物损失分解。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种高效、环保的2-乙基-3, 6-二甲基吡嗪的合 成方法， 为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种2-乙基-3, 6-二甲基吡嗪的合成工艺新 方法，包括以下步骤： 1)、将2, 5-二甲基吡嗪、FeS04 ·7Η20按比例投入反应瓶中搅拌，再加入作为溶剂的 水，接着滴加浓硫酸和双氧水；滴加完毕后加入部分正丙醛并升温至50~60°C开始反应； 反应过程中补加剩余的正丙醛，反应时间为5~6小时； 所述FeS04 · 7H20与2, 5-二甲基吡嗪的摩尔比为0· 4~0· 8:1 (较佳为0· 4:1)， 正丙醛与2, 5-二甲基吡嗪的摩尔比为1. 5~1. 85:1 (较佳为1. 5:1); 所述浓硫酸与2, 5-二甲基吡嗪的摩尔比为5~20:1(较佳为10~18:1); 所述双氧水与2, 5-二甲基吡嗪的摩尔比为2. 0~2. 2 :1 (较佳为2. 2 :1); 2)、反应结束后（停止反应），用乙酸乙酯萃取，取水相调碱至pH至7. 9~8. 1 (较 佳为pH为8)、再利用乙酸乙酯萃取，所得有机相再经过浓缩（减压浓缩，从而获得黄色油状 混合物）、柱层析（将黄色混合物通过柱层析分离），即得2-乙基-3, 6-二甲基吡嗪（该目 标产物为黄色油状液体）。作为本专利技术的2-乙基-3, 6-二甲基吡嗪的合成方法的改进：所述浓硫酸和双氧水 均于冰浴中依次滴加；且滴加过程中均需保证反应体系的温度< 60°C。 作为本专利技术的2-乙基-3, 6-二甲基吡嗪的合成方法的进一步改进：所述水与 2, 5-二甲基吡嗪的用量比为2~lOml/lmmol(较佳为3ml/lmmol)。 作为本专利技术的2-乙基-3, 6-二甲基吡嗪的合成方法的进一步改进：所述剩余的正 丙醛占全部正丙醛的4/5,且所述剩余的正丙醛平均分成4份后分别于以下4个时间点进行 补加：反应起始起第lh、第2h、第3h、第4h。 S卩，全部正丙醛平均分成5份后分别于以下5个时间点进行补加：反应起始起第 0h、第lh、第 2h、第 3h、第 4h。 作为本专利技术的2-乙基-3, 6-二甲基吡嗪的合成方法的进一步改进：柱层析的流动 相为乙酸乙酯：石油醚=1:20体积比的混合液。 备注说明：浓硫酸是指H2S04的质量分数为98%。 本专利技术的合成工艺如下： 本专利技术在前期的文献调研和工艺研究的基础上，重点研究和优化了反应过程中关 键反应参数。 作为本专利技术的最佳案例，其合成工艺如下：〇. 本专利技术主要具有如下专利技术点： 1、Org.Lett. 2014, 16, 2787-2789中，作为溶剂的水和浓硫酸与2, 5-二甲基吡嗪 的比例分别为30ml/lmmol和3ml:lmmol(50equiv.);而本专利技术大大降低了水和浓硫酸的用 量，水和浓硫酸的比例分别为3ml/lmmol和lOequiv。 由于浓硫酸和双氧水的加入会大量放热，造成反应瓶中温度过高，从而会使原料 发生碳化而反应失败。因此本专利技术保持在冰浴中滴加浓硫酸，滴加速度缓慢（滴加过程 中需保证反应体系的温度< 60°C)，大约lh左右滴加完毕；滴加完浓硫酸后，继续冰浴 中缓慢滴加双氧水（滴加过程中需保证反应体系的温度< 60°C)，滴加速度需更慢，大约 40min-60min滴加完毕。 2、0rg.Lett. 2014, 16, 2787-2789中，正丙醛分三次补加，按照三次补加反应，副产 物产生较多。为了减少副产物的生产，本专利技术设定正丙醛分5次加入，分别在反应0h、lh、 2h、3h、4h加入。 3、在双氧水滴加完以后，缓慢升高温度，S卩，温度不得高于60°C(控制在50~ 60°C)，否则容易造成反应失败。 4、Org.Lett. 2014, 16, 2787-2789中，后出理采用乙醚进行萃取，用Na2C03进行调 碱；本专利技术的后处理用乙酸乙酯代替乙醚；调碱过程中用稀释过后的NaOH(S卩，质量浓度为 18~22%的NaOH溶液）代替Na2C03。这是因为在Na2C03#理过程中会产生大量C0 2，并且 放出热量，容易造成产物损失；而本专利技术采用稀释过后的NaOH处理时增加了水的量，放出 热量能及时散失掉，不易造成溶液局部温度过高。 5、Org.Lett. 2014, 16,2787-2789中，所用的流动相比例为乙酸乙酯：石油醚= 1:7 (体积比），按照文献操作，极性过大，柱分离不充分，得到的产物较少。本专利技术中柱层析 流动相为乙酸乙酯：石油醚=1:20。本专利技术还发现，该比例过大则不利于本文档来自技高网...

【技术保护点】
2‑乙基‑3,6‑二甲基吡嗪的合成方法，其特征包含以下步骤：1)、将2,5‑二甲基吡嗪、FeSO4·7H2O按比例投入反应瓶中搅拌，再加入作为溶剂的水，接着滴加浓硫酸和双氧水；滴加完毕后加入部分正丙醛并升温至50～60℃开始反应；反应过程中补加剩余的正丙醛，反应时间为5～6小时；所述FeSO4·7H2O与2,5‑二甲基吡嗪的摩尔比为0.4～0.8:1，正丙醛与2,5‑二甲基吡嗪的摩尔比为1.5～1.85:1；所述浓硫酸与2,5‑二甲基吡嗪的摩尔比为5～20:1；所述双氧水与2,5‑二甲基吡嗪的摩尔比为2.0～2.2：1；2)、反应结束后，用乙酸乙酯萃取，取水相调碱至pH至7.9～8.1、再利用乙酸乙酯萃取，所得有机相再经过浓缩、柱层析，即得2‑乙基‑3,6‑二甲基吡嗪。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：程敬丽，王丽坤，赵洋，赵金浩，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33