N-氧化吡啶合成哌啶衍生物的研究

梁锡臣，唐先龙，吴 超

（安徽国星生物化学有限公司，安徽省杂环化学实验室，安徽马鞍山243000）

在化学领域中,哌啶可用于食用香料、缩合剂、溶剂、分析试剂、杀菌剂和植物生长调节剂的中间体；在医药领域中，用于制造局部麻醉药、止痛药、杀菌剂、润湿剂；在材料领域中，用作橡胶促进剂的原料及环氧树脂固化剂等。

1 实验部分

1.1 主要原料

N-氧化吡啶、甲酸铵、钯碳。

1.2 合成原理

用N-氧化吡啶为原料，甲酸铵、钯碳为催化剂生成产物。

1.3 合成方法

将N-氧化吡啶、甲酸铵和催化剂加入溶剂中，搅拌，加热，反应结束后过滤，有机相减压蒸馏除去溶剂，再经过蒸馏得到产物。

产物检测方法为气相色谱面积归一法；色谱柱：SE-30；色谱柱规格：30 m*0.32 mm*0.5 μm。进样口温度260℃；检测器温度260℃；采用程序升温法，色谱柱起始温度80℃，维持5 min；升速15℃/min，末温230℃，维持8 min。

2 分析与讨论

2.1 催化剂种类对反应的影响

将93 g N-氧化吡啶、63 g 甲酸铵和0.1 mol 的催化剂加入到500 mL 的甲醇中，50℃下搅拌，反应结束后过滤，有机相减压蒸馏除去溶剂，再经过蒸馏得到产物，计算其产率，反应结果如表1。

表1 催化剂种类对反应的影响

由表1 看出：FeO、CuO、Co2O3、PdO、PtO2没有催化作用；单独使用PhI（OAc）2和Pd 可以反应，但是产率偏低；使用Pd-C 作为催化剂时，得到78 g 产物，产率91.7%。所以，确定以Pd-C 作为催化剂。

2.2 催化剂用量对反应的影响

将93 g N-氧化吡啶、63 g 甲酸铵和不同用量的Pd-C 催化剂加入到500 mL 的甲醇中，50℃下搅拌，反应结束后过滤，有机相减压蒸馏除去溶剂，再经过蒸馏得到产物，计算其产率，反应结果如表2。

表2 催化剂的用量对反应的影响

由表2 看出：随着Pd-C 比例升高，反应产率没有提升，所以确定n（N-氧化吡啶）∶n（Pd-C）比例为1∶0.1 为最佳。

2.3 溶剂种类对反应的影响

将93 g N-氧化吡啶、63 g 甲酸铵和0.1 mol Pd-C催化剂加入到500 mL 的溶剂中，50℃下搅拌，反应结束后过滤，有机相减压蒸馏除去溶剂，再经过蒸馏得到产物，计算其产率，反应结果如表3。

表3 溶剂对反应的影响

由表3 看出：甲醇作为溶剂效果最好，所以确定甲醇作为溶剂。

2.4 温度对反应的影响

将93 g N-氧化吡啶、63 g 甲酸铵和0.1 mol Pd-C催化剂加入到500 mL 的甲醇中，不同温度搅拌，反应结束后过滤，有机相减压蒸馏除去溶剂，再经过蒸馏得到产物，计算其产率，结果如表4。

表4 温度对反应的影响

由表4 看出：随温度升高，产物产率降低，当温度为30℃时，产率最高，确定最佳反应温度为30℃。

将93 g N-氧化吡啶、63 g 甲酸铵和0.1 mol Pd-C催化剂加入到500 mL 的甲醇中，30℃温度搅拌，反应不同时间，反应结束后过滤，有机相减压蒸馏除去溶剂，再经过蒸馏得到产物，计算其产率，结果如表5。

表5 反应时间对反应的影响

由表5 看出：反应时间14 h 时，反应的产率98.9%，因而确定反应时间为14 h。

3 结论

本文主要研究了N-氧化吡啶反应合成哌啶的方法。经优化实验，n（N-氧化吡啶）∶n（Pd-C）为1∶0.1，反应溶剂为甲醇，反应温度30℃，反应时间14 h，产物产率达到98.9%。