2459-09-8/異煙酸甲酯的應用

背景及概述^[1][2]

異煙酸甲酯又稱吡啶-4-甲酸甲酯，是一種重要的有機合成中間體，主要用于醫藥生產，同時也是一種良好的工業溶劑。目前，國內外對于它的研究報道較少，多采用異煙酸和甲醇在濃硫酸作用下直接酯化合成。而濃硫酸作為傳統的酯化催化劑，易使有機物氧化、碳化，導致一系列副反應的發生，同時對設備腐蝕嚴重，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。

固體超強酸是近年來發展起來的一類新型催化劑，其酸性比濃硫酸強；具有很高的催化活性、酯化率高、制備容易、耐水性強；使用溫度范圍較寬，再生容易，可反復使用；副反應少，催化劑與產物易分離，且具有無毒無味無腐蝕等優點。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，然后在真空中蒸發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℃，進行3天，將反應在真空中蒸發，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℃，進行0.5-2天，將反應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，將所得混合物蒸發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，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到pH1.5并用乙酸乙酯萃取；

（7）將有機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，調節溶液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)。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、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固體超強酸催化劑，在磁力攪拌器上加熱至回流分水，并維持反應約3h。停止加熱，冷卻、過濾分離出固體超強酸催化劑，反應液分層后，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物中提取獲得的物質，對薊馬具有強烈的引誘作用。具體防治方法如下：

薊馬昆蟲信息素誘芯結合藍色粘蟲板，其誘芯成分按重量百分比計：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，待正己烷完全揮發后，即制成薊馬昆蟲信息素誘芯，藍板光譜波長為450nm，誘芯插于粘蟲板上，將粘蟲板懸掛于黃瓜苗日光溫室內，高度為：高于植株頂部10cm，板面設置方向為東西方向。

包括異煙酸甲酯在內的薊馬昆蟲信息素誘芯結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，藥效持續期長、使用方便、安全，綠色、無污染的優點，適合我國瓜果蔬菜產區綜合防治薊馬的需要。因此，薊馬昆蟲信息素誘芯結合粘蟲板是一種高效防治薊馬的產品，適合大面積推廣應用。

主要參考資料

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

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

[3]張治科. (2015). 西花薊馬嗅覺相關蛋白鑒定及功能研究. (Doctoral dissertation, 中國農業科學院).