一种取代吡啶二羧酸衍生物的制备方法技术

本发明专利技术提供一种取代吡啶二羧酸衍生物的制备方法，属于有机合成技术领域，其可解决现有的制备5‑甲氧基甲基‑2，3‑吡啶二羧酸要求反应体系无水，其工艺条件苛刻制备流程复杂，此外还会产生大量废液，不环保的问题。本发明专利技术的制备方法在甲基化的过程中无需除水，其是在有水条件下，加入碱进行合成，然后再在含水的有机相中进行酸化、过滤，这样在精制的同时可提高产品的收率。同时由于水的存在，过滤后直接得到产品5‑甲氧基甲基‑2，3‑吡啶二羧酸和无机盐的混合物，该方法过滤废液可回收溶剂循环使用，因此该方法废水量显著少于现有技术。此外，虽然产品含无机盐，但产品质量能够满足制备咪唑啉酮系列化合物的使用。

Preparation of a Substituted Pyridine Dicarboxylic Acid Derivative

The invention provides a preparation method for substituting pyridine dicarboxylic acid derivatives, belonging to the field of organic synthesis technology, which can solve the existing problems of preparing 5_methoxymethyl_2,3_pyridine dicarboxylic acid requiring an anhydrous reaction system, complicated preparation process under harsh conditions, and a large number of waste liquids, which are not environmentally friendly. The preparation method of the invention does not need to remove water in the process of methylation. It is synthesized by adding alkali under the condition of water, and then acidified and filtered in the aqueous organic phase, so that the yield of the product can be improved while refining. At the same time, due to the presence of water, the mixture of product 5 methoxymethyl 2, 3 pyridine dicarboxylic acid and inorganic salt can be obtained directly after filtration. The waste water can be recycled by this method, so the waste water volume of this method is significantly less than that of the existing technology. In addition, although the product contains inorganic salts, the product quality can meet the needs of preparing imidazolinone series compounds.

【技术实现步骤摘要】
一种取代吡啶二羧酸衍生物的制备方法
本专利技术属于有机合成
，具体涉及一种取代吡啶二羧酸衍生物的制备方法。
技术介绍
取代吡啶二羧酸为制备咪唑啉酮系列化合物的中间体，现有技术中咪唑啉酮系列化合物的合成路线，全部以取代吡啶二羧酸及其衍生物为原料进行。5-甲氧基甲基-2，3-吡啶二羧酸(CAS号143382-03-0)，其结构式如下：5-甲氧基甲基-2，3-吡啶二羧酸是除草剂甲氧咪草烟的中间体，其制备方法目前有环合水解法、环合氧化法等。专利技术人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术中制备5-甲氧基甲基-2，3-吡啶二羧酸要求反应体系无水，其工艺条件苛刻制备流程复杂，此外还会产生大量废液，不环保。
技术实现思路
本专利技术针对现有的制备5-甲氧基甲基-2，3-吡啶二羧酸要求反应体系无水，其工艺条件苛刻制备流程复杂，此外还会产生大量废液，不环保的问题，提供一种5-甲氧基甲基-2，3-吡啶二羧酸衍生物的制备方法。解决本专利技术技术问题所采用的技术方案是：一种取代吡啶二羧酸衍生物的制备方法，包括以下制备步骤：(1)将5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯投入第一溶剂中，与第一卤化试剂在催化剂存在的条件下反应得到5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的一卤代物溶液；步骤(1)反应式为：其中，X选自卤原子，优选的是，X选自氯(Cl)、溴(Br)；R选自C1－C4的烷基。(2)使用三级胺将5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的一卤代物进行季铵化，加入水并分离后得到含有季铵盐化合物的水溶液；步骤(2)反应式为：其中，R1选自C1－C4的烷基。(3)向所述季铵盐化合物的水溶液中加入碱和醇进行甲基化反应，并经过酸化、过滤后得到5-甲氧基甲基-2，3-吡啶二羧酸；步骤(3)反应式为：优选的是，步骤(1)所述制备5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的一卤代物的反应过程中产生副产物5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的二卤代物，所述制备方法还包括由副产物5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的二卤代物制备5-甲氧基甲基-2，3-吡啶二羧酸的步骤；步骤(1)5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的一卤代物的结构式为：5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的二卤代物的结构式为：其中，X选自氯(Cl)、溴(Br)；R选自C1－C4的烷基。优选的是，步骤(1)所述催化剂包括偶氮类化合物，所述偶氮类化合物包括偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的任意一种或几种；其中，步骤(1)中所述催化剂与5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的摩尔比值为0.01-0.05；步骤(1)所述反应温度为：60-100，反应时间为2-6小时。优选的是，步骤(1)所述第一溶剂包括卤代烃，所述卤代烃包括氯苯，氯仿，二氯甲烷，二氯苯，1,2-二氯乙烷，1,1-二氯乙烷，1,2-二溴乙烷中的任意一种或几种；其中，步骤(1)中第一溶剂与5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的摩尔比值为5-30。优选的是，步骤(1)所述第一卤化试剂包括溴，氯，次溴酸钠，次氯酸钠，溴代丁二酰亚胺，氯代丁二酰亚胺；其中，步骤(1)中第一卤化试剂与5-甲基吡啶-2，3-二甲酸二甲酯的摩尔比值为0.6-1。优选的是，步骤(2)中使用的三级胺包括三甲胺，三乙胺等；步骤(2)所述反应温度为：20-120，反应时间为1-5小时，步骤(2)在压力容器中进行，反应过程的压力为2-6atm。优选的是，步骤(2)得到的含有水的季铵盐化合物的水溶液的pH为7-9，溶液的浓度为30％-70％。优选的是，步骤(3)中的碱为氢氧化钠或氢氧化钾，碱与季铵盐的摩尔比值为：3-6；甲醇与季铵盐的摩尔比值为10-50。优选的是，步骤(3)在压力容器中进行，反应过程的压力为2-6atm；所述反应温度为80-120℃；反应时间为8-15小时。其中，在所述步骤(1)制备5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的一卤代物的反应过程中产生副产物5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的二卤代物。本专利技术还提供一种由副产物5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的二卤代物制备5-甲氧基甲基-2，3-吡啶二羧酸衍生物的方法。优选的是，所述由副产物5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的二卤代物制备5-甲氧基甲基-2，3-吡啶二羧酸衍生物包括以下步骤：(a)向5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的二卤代物中加入碱进行反应得到5-甲醛吡啶-2，3-二羧酸或其钠盐；(b)由5-甲醛吡啶-2，3-二羧酸或其钠盐制备得到5-甲氧基甲基-2，3-吡啶二羧酸。优选的是，步骤(a)加入的碱包括氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸钠，碳酸钾，碳酸氢钠；其中，碱与二卤代物的摩尔比值为2-5；反应温度为60-100℃。优选的是，所述步骤(b)包括：(b1)向5-甲醛吡啶-2，3-二羧酸或其钠盐中加入还原剂，反应得到5-甲醇吡啶-2，3-二羧酸或其钠盐；或者(b2)向5-甲醇吡啶-2，3-二羧酸或其钠盐中加入第二卤化试剂，反应得到5-卤化甲基吡啶-2，3-二羧酸或其钠盐；或者(b3)向5-卤化甲基吡啶-2，3-二羧酸或其钠盐中加入甲醇，反应得到5-甲氧基甲基-2，3-吡啶二羧酸。优选的是，步骤(b1)所述还原剂包括硼氢化物，如硼氢化钠、硼氢化钾中的任意一种或几种；其中，还原剂与5-甲醛吡啶-2，3-二羧酸或其钠盐的摩尔比值为0.3-0.5；反应温度为10-60℃；所述5-甲醛吡啶-2，3-二羧酸或其钠盐的溶液中还包括第二溶剂，所述第二溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇中的任意一种或几种。优选的是，步骤(b2)所述第二卤化试剂包括氯化亚砜，磺酰氯，氯化磷中的任意一种或几种；其中，第二卤化试剂与5-甲醇吡啶-2，3-二羧酸或其钠盐的摩尔比值为1-3.2；反应温度为60-100℃；所述5-甲醛吡啶-2，3-二羧酸或其钠盐的溶液中还包括第三溶剂，所述第三溶剂选自甲苯、二甲苯、1,2-二氯乙烷，氯苯中的任意一种或几种步骤(b2)所述卤化试剂包括氯化亚砜，磺酰氯，氯化磷中的任意一种或几种；其中，卤化试剂与5-甲醇吡啶-2，3-二羧酸或其钠盐的摩尔比为1-1.5；步骤(a)反应温度为60-100℃；步骤(a)的第二溶剂选自甲苯、二甲苯、1,2-二氯乙烷，氯苯中的任意一种或几种。优选的是，步骤(b3)所述甲醇与5-卤化甲基吡啶-2，3-二羧酸或其钠盐的摩尔比值为2-5；反应温度为80-120℃；反应时间为8-15小时。本专利技术的制备方法中在步骤(3)甲基化的过程无需除水，允许水的存在，其是在有水条件下，加入碱进行合成，然后再在含水的有机相中进行酸化、过滤，这样在精制的同时可提高产品的收率。同时由于水的存在，过滤后直接得到产品5-甲氧基甲基-2，3-吡啶二羧酸和无机盐的混合物，该方法过滤废液可回收溶剂循环使用，因此该方法废水量显著少于现有技术。此外，虽然产品含无机盐，但产品质量能够满足制备咪唑啉酮系列化合物的使用。具体实施方式为使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。实施例1：本实施例提供一种取代吡啶二羧酸衍生物的制备方法，包括以下制备步骤：(1)向2.090mol的1,2-二氯乙烷中投入0.418mol5-甲基吡啶-2，3-二甲酸二乙酯，开启搅拌，升温至80℃，将0.004mol偶氮二异丁腈和0.250mol溴素混合，控制相同温度将溴素滴加入5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种取代吡啶二羧酸衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：(1)将5‑甲基吡啶‑2，3‑二甲酸酯投入第一溶剂中，与第一卤化试剂在催化剂存在的条件下反应得到5‑甲基吡啶‑2，3‑二甲酸酯的一卤代物；(2)使用三级胺将5‑甲基吡啶‑2，3‑二甲酸酯的一卤代物进行季铵化，加入水分离得到含有季铵盐化合物的水溶液；(3)向所述季铵盐化合物的水溶液中加入碱和甲醇进行反应，并经过酸化、过滤后得到5‑甲氧基甲基‑2，3‑吡啶二羧酸。

【技术特征摘要】
1.一种取代吡啶二羧酸衍生物的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：(1)将5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯投入第一溶剂中，与第一卤化试剂在催化剂存在的条件下反应得到5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的一卤代物；(2)使用三级胺将5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的一卤代物进行季铵化，加入水分离得到含有季铵盐化合物的水溶液；(3)向所述季铵盐化合物的水溶液中加入碱和甲醇进行反应，并经过酸化、过滤后得到5-甲氧基甲基-2，3-吡啶二羧酸。2.根据权利要求1所述的取代吡啶二羧酸衍生物的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述制备5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的一卤代物的反应过程中产生副产物5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的二卤代物，所述制备方法还包括由副产物5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的二卤代物制备5-甲氧基甲基-2，3-吡啶二羧酸的步骤；步骤(1)5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的一卤代物的结构式为：5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的二卤代物的结构式为：其中，X选自氯、溴中的任意一种或几种；R选自C1－C4的烷基。3.根据权利要求1所述的取代吡啶二羧酸衍生物的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述催化剂包括偶氮类化合物，所述偶氮类化合物包括偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐中的任意一种或几种；其中，步骤(1)中所述催化剂与5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的摩尔比值为0.01-0.05；步骤(1)的反应温度为：60-100℃，反应时间为2-6小时。4.根据权利要求1所述的取代吡啶二羧酸衍生物的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一溶剂包括卤代烃，所述卤代烃包括氯苯，氯仿，二氯甲烷，二氯苯，1,2-二氯乙烷，1,1-二氯乙烷，1,2-二溴乙烷中的任意一种或几种；其中，步骤(1)中第一溶剂与5-甲基吡啶-2，3-二甲酸酯的摩尔比值为5-30。5.根据权利要求1所述的取代吡啶二羧酸衍生物的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述第一卤化试剂包括溴，氯，次溴酸钠，次氯酸钠，溴代丁二酰亚胺，氯代丁二酰亚胺；其中，步骤(1)中第一卤化试剂与5-甲基吡啶-2，3-二甲酸二甲酯的摩尔比值为0.6-1。6.根据权利要求1所述的取代吡啶二羧酸衍生物的制备方法，其特征在于，步骤(2)中使用的三级胺包括三甲胺，三乙胺；步骤(2)的反应温度为：20-120℃，反应时间为1-5小时，步骤(2)在压力容器中进行，反应过程的压力为2-6atm。7.根据权利要求1所述的取代吡啶二羧酸衍生物的制备方法，其特征在于，步骤(2)得到的含有水的季铵盐化合物的水溶液的pH为7-9，溶液的浓度为30％-70％。8.根据权利要求1所述的取代吡啶二羧酸衍生物的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：程春生，林洋，杨兆国，王永峰，孟宪梅，李全国，李子亮，卢丙增，
申请(专利权)人：沈阳科创化学品有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21