2459-09-8/異煙酸甲酯的應(yīng)用

背景及概述^[1][2]

異煙酸甲酯又稱吡啶-4-甲酸甲酯，是一種重要的有機(jī)合成中間體，主要用于醫(yī)藥生產(chǎn)，同時(shí)也是一種良好的工業(yè)溶劑。目前，國內(nèi)外對于它的研究報(bào)道較少，多采用異煙酸和甲醇在濃硫酸作用下直接酯化合成。而濃硫酸作為傳統(tǒng)的酯化催化劑，易使有機(jī)物氧化、碳化，導(dǎo)致一系列副反應(yīng)的發(fā)生，同時(shí)對設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，三廢處理困難。因此，探索新型催化劑取代濃硫酸已成為研究熱點(diǎn)。

固體超強(qiáng)酸是近年來發(fā)展起來的一類新型催化劑，其酸性比濃硫酸強(qiáng)；具有很高的催化活性、酯化率高、制備容易、耐水性強(qiáng)；使用溫度范圍較寬，再生容易，可反復(fù)使用；副反應(yīng)少，催化劑與產(chǎn)物易分離，且具有無毒無味無腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。對合成異煙酸甲酯具有重要意義。

異煙酸甲酯

制備^[2]

（1）將乙腈、羥胺鹽酸鹽和甲醇鈉的混合物在室溫下攪拌2-4天，所述混合物中乙腈：羥胺鹽酸鹽：甲醇鈉摩爾比為1:1:1，然后過濾且在低于20℃下濃縮濾液，以產(chǎn)生呈白色固體的(Z)-N'-羥基乙脒；

（2）將甲醇、氫氧化鉀和吡啶-2，4-二甲酸二甲酯的混合物回流0.5-2小時(shí)，然后在真空中蒸發(fā)以生成呈黃色固體的4-(甲氧羰基)吡啶甲酸；

（3）將草酰氯加至在二氯甲烷中的4-(甲氧羰基)吡啶甲酸，保持溫度于25-30℃，進(jìn)行3天，將反應(yīng)在真空中蒸發(fā)，以生成呈黃色油的2-(氯羰基)異煙酸甲酯；

（4）將(Z)-N'-羥基乙脒和三乙胺加至2-(氯羰基)異煙酸甲酯的二氯甲烷溶液，將溫度保持于25-30℃，進(jìn)行0.5-2天，將反應(yīng)在真空中濃縮以生成呈黃色固體的2-((1-氨基亞乙基氨基氧基)羰基)異煙酸(Z)-甲酯；

（5）將2-((1-氨基亞乙基氨基氧基)羰基)異煙酸(Z)-甲酯的甲苯溶液在回流下加熱12-36小時(shí)，將所得混合物蒸發(fā)且通過硅膠柱層析純化，以生成呈白色固體的2-(3-甲基-1，2，4-噁二唑基-5-基)異煙酸甲酯；

（6）將氫氧化鋰、乙醇和2-(3-甲基-1，2，4-噁二唑基-5-基)異煙酸甲酯的混合物在室溫下攪拌2-10小時(shí)，然后在真空中濃縮混合物，加水然后用乙酸乙酯萃取，用1N鹽酸水溶液使水層達(dá)到pH1.5并用乙酸乙酯萃取；

（7）將有機(jī)層在真空中濃縮以生成呈白色固體的化合物，即為異煙酸。1HNMR（300MHz，DMSO-d6）δppm14.08（brs，1H）9.00-8.98（m，1H）8.50（s，1H）8.09-8.07（m，1H），2.46（s，3H）。

（8）催化劑S2O2-8/ZrO2-SiO2的制備稱取一定量ZrOCl2·8H2O和NaSiO3·9H2O，用8%的稀氨水水解，調(diào)節(jié)溶液pH值至9；在0℃條件下陳化24h，抽濾，用蒸餾水洗至無Cl-(用0.1mol/LAgNO3溶液檢驗(yàn))。在110℃下烘干，研磨過100目篩；按15mL/g的比例，用0.5mol/L的過硫酸銨溶液浸漬8h；抽濾，在紅外燈下烘干，置于500℃馬弗爐中焙燒3h。制得固體超強(qiáng)酸催化劑S2O2-8/ZrO2-SiO2，置于干燥器中備用。

（9）在裝有分水器、溫度計(jì)、回流冷凝管的250mL三口燒瓶中，加入6.2g(0.05mol)異煙酸，16.2mL(0.4mol)無水甲醇，0.5g固體超強(qiáng)酸催化劑，在磁力攪拌器上加熱至回流分水，并維持反應(yīng)約3h。停止加熱，冷卻、過濾分離出固體超強(qiáng)酸催化劑，反應(yīng)液分層后，用飽和的Na2CO3溶液中和洗滌、分液，再用無水MgSO4干燥，先常壓蒸餾回收過量甲醇，再減壓蒸餾，收集95～100℃(2.67KPa)的餾分，即得稍帶棕黃色的透明液體，干燥后即為異煙酸甲酯。

應(yīng)用^[2]

異煙酸甲酯可用于防治薊馬害蟲，異煙酸甲酯是從薊馬的嗜食寄主植物揮發(fā)物中提取獲得的物質(zhì)，對薊馬具有強(qiáng)烈的引誘作用。具體防治方法如下：

薊馬昆蟲信息素誘芯結(jié)合藍(lán)色粘蟲板，其誘芯成分按重量百分比計(jì)：1，8-桉樹腦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％、異煙酸甲酯1％配制的混合物溶解于正己烷，添加至在硅橡膠載體上，待正己烷完全揮發(fā)后，即制成薊馬昆蟲信息素誘芯，藍(lán)板光譜波長為450nm，誘芯插于粘蟲板上，將粘蟲板懸掛于黃瓜苗日光溫室內(nèi)，高度為：高于植株頂部10cm，板面設(shè)置方向?yàn)闁|西方向。

包括異煙酸甲酯在內(nèi)的薊馬昆蟲信息素誘芯結(jié)合粘蟲板的防治方法相比其他薊馬防治方法，具有引誘效果好，藥效持續(xù)期長、使用方便、安全，綠色、無污染的優(yōu)點(diǎn)，適合我國瓜果蔬菜產(chǎn)區(qū)綜合防治薊馬的需要。因此，薊馬昆蟲信息素誘芯結(jié)合粘蟲板是一種高效防治薊馬的產(chǎn)品，適合大面積推廣應(yīng)用。

主要參考資料

[1]鄭超, 王萍, 張宏志,等. 固體超強(qiáng)酸S_2O_8~(2-)/ZrO_2SiO_2催化合成異煙酸甲酯[J]. 精細(xì)與專用化學(xué)品, 2004, 12(23):19-21.

[2]高豐琴, 何漢江, 郭強(qiáng), 王小明, & 張明雨. (2014). 氯化氫催化酯化反應(yīng)合成2-氯異煙酸甲酯. 化學(xué)世界, 55(1), 26-28.

[3]張治科. (2015). 西花薊馬嗅覺相關(guān)蛋白鑒定及功能研究. (Doctoral dissertation, 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院).