簡(jiǎn)介

4-嘧啶甲酸的CAS號(hào)是31462-59-6,分子式是C5H4N2O2,分子量是124.1,熔點(diǎn)是229.8-231.9°C,沸點(diǎn)是318.7±15.0°C(Predicted),密度是1.403±0.06g/cm3(Predicted)，以及酸度系數(shù)(pKa)是2.81±0.10(Predicted)[1]。

圖1 4-嘧啶甲酸的結(jié)構(gòu)式。

合成

圖2 4-嘧啶甲酸的合成路線[2-3]。

方法一

步驟1：該儀器由三頸燒瓶（250 mL）、利比希冷凝器（用于更好地去除反應(yīng)期間冷凝器中可能沉淀的鹽）、蒸餾頭和溫度計(jì)組成。將甲酰胺（108 mL，2.726 mol）、氯化銨（14.67 g，0.274 mol）和水（7.21 mL，0.400 mol）混合在一起，所得混合物加熱至175°C。在7 h內(nèi)逐滴添加4,4-二甲氧基丁酮-2-酮（128.3 g，0.874 mol），并在相同溫度下將反應(yīng)混合物攪拌2 h。頂部溫度保持在40至60°C范圍內(nèi)，以去除甲醇和甲酸甲酯。添加完成后，反應(yīng)溫度降至135°C。讓反應(yīng)混合物達(dá)到rt，倒入1 M氫氧化鈉（130 mL），并用氯仿連續(xù)萃取。用硫酸鈉干燥三氯甲烷層，并在常壓下蒸餾出三氯甲烷。通過真空蒸餾（bp 55-65°C，72 Torr）將粗產(chǎn)物純化，并將產(chǎn)物收集到冰涼燒瓶中。16a（43.33 g，53%）為無色液體。1H核磁共振（300 MHz，氯仿-d）δ9.11-9.04（m，1H），8.56（d，J=5.2 Hz，1H；13C核磁共振（75 MHz，氯仿-d）δ167.1、158.6、156.6、121.2、24.3；C5H7N2 95.06037的HRMS-ESI（m/z）[m+H]+計(jì)算結(jié)果為95.06059。

步驟2：將二氧化硒（76.0 g，0.685 mol）添加到4-甲基嘧啶（16a）（43.0 g，0.457 mol）存于吡啶（300 mL）中的溶液中。在55-60°C下將混合物攪拌2小時(shí)，然后在85-90°C下攪拌3小時(shí)。在室溫下冷卻并攪拌過夜后，過濾混合物，用吡啶（50 mL）洗滌殘留物并蒸發(fā)。用水（20 mL）和乙醚（50 mL）洗滌固體，并在真空中干燥。得到4-嘧啶甲酸（31.2 g，55%），呈棕色固體，使用時(shí)無需進(jìn)一步凈化。熔點(diǎn)218-221°；1H核磁共振（300 MHz，DMSO-d 6）δ9.37（d，J=1.4 Hz，1H），9.07（d、J=5.1 Hz，1H），8.01（dd，J=5.1，1.4 Hz，1Hz）；HRMS-ESI（m/z）[m-H]-計(jì)算C5H3N2O2 123.02000，發(fā)現(xiàn)分子質(zhì)量為123.01934。

方法二

將二氧化硒（76.0 g，0.685 mol）添加到4-甲基嘧啶（16a）（43.0 g，0.457 mol）存于吡啶（300 mL）中的溶液中。在55-60°C下將混合物攪拌2小時(shí)，然后在85-90°C下攪拌3小時(shí)。在室溫下冷卻并攪拌過夜后，過濾混合物，用吡啶（50 mL）洗滌殘留物并蒸發(fā)。用水（20 mL）和乙醚（50 mL）洗滌固體，并在真空中干燥。粗16c（31.2 g，55%），呈棕色固體，使用時(shí)無需進(jìn)一步凈化。熔點(diǎn)218-221°C（立特48熔點(diǎn)226-230°C）；1H核磁共振（300 MHz，DMSO-d 6）δ9.37（d，J=1.4 Hz，1H），9.07（d、J=5.1 Hz，1H），8.01（dd，J=5.1，1.4 Hz，1Hz）；HRMS-ESI（m/z）[m-H]-計(jì)算C5H3N2O2 123.02000，分子質(zhì)量為123.01934。合成路線如圖2所示。

圖3 4-嘧啶甲酸的合成路線[4]。

4-甲基嘧啶（500 mg，5.3 mmol）、高錳酸鉀（1.42 g，8.99 mmol）和碳酸鈉（563 mg，5.3 mm ol）在H2O（5 mL）中回流72 h，然后通過硅藻土過濾。濾液用幾份CH2Cl2和乙酸乙酯洗滌，然后用conc酸化。鹽酸。收集形成的沉淀物并用水洗滌，得到標(biāo)題化合物27，通過快速柱色譜純化，用5%MeOH/CH2Cl2洗脫到15%MeOH/CH2Cl2。灰白色固體4-嘧啶甲酸，產(chǎn)率32%。IR（Diamond，cm-1）νmax 3135.2，3049.3，1617.5，1582.8，1546.0，1402.9，1389.5，716.7，708.8.1H NMR（400 MHz，DMSO-d6）δ13.98（brs，1H，可交換），9.37（d，J=1.2 Hz，1H），9.07。mp 235-238°C。合成路線如圖3所示。

應(yīng)用

4-嘧啶甲酸作為主要的甲酸衍生物具有甲酸的抑菌能力，同時(shí)克服了甲酸的刺激性和腐蝕性缺點(diǎn)，在飼料、養(yǎng)殖業(yè)中應(yīng)用較為廣泛[5-6]。4-嘧啶甲酸作為結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的有機(jī)酸，具有很好的酸化作用和營(yíng)養(yǎng)功能[7]。4-嘧啶甲酸抑菌能力強(qiáng)，對(duì)大腸桿菌、沙門氏菌等病原菌具有很強(qiáng)的抑制效應(yīng)，其抑菌效果優(yōu)于其他有機(jī)酸。與有機(jī)酸鹽相比，4-嘧啶甲酸對(duì)大腸桿菌、沙門氏菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌等致病菌的抑菌和殺菌效果更強(qiáng)，與肉桂醛、百里香酚等植物精油的抑菌能力接近[8-9]。更重要的是4-嘧啶甲酸親脂性強(qiáng)，與細(xì)菌細(xì)胞接觸能夠干擾細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)或穿過細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)抑制細(xì)菌生長(zhǎng)。

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