介紹

4-氰基吡啶 N-氧化物（4-Cyanopyridine N-oxide）的外觀為白色結晶固體，具有較強的極性，易溶于甲醇、乙醇、二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺等極性有機溶劑，難溶于石油醚、正己烷等非極性溶劑?？砂l(fā)生水解、還原等反應，N-氧化物基團則可參與環(huán)加成、脫氧、α-氫的活化等反應，且具有一定的氧化性與配位能力。它主要作為關鍵中間體，合成多種含吡啶環(huán)的功能分子。

圖一 4-氰基吡啶 N-氧化物

合成

向干燥的50 mL圓底燒瓶中加入4 - 氰基吡啶（1.0 mmol，約 104 mg）與無水二氯甲烷（10 mL），磁力攪拌使底物完全溶解；隨后將體系置于冰浴中冷卻至 0℃，緩慢分批加入間氯過氧苯甲酸（m-CPBA，1.2 equiv，約 257 mg，純度 70%），避免局部過熱導致副反應，加完后繼續(xù)在冰浴中攪拌 30 分鐘。移除冰浴，將反應體系恢復至室溫，繼續(xù)攪拌反應 4-6 小時，通過薄層色譜（TLC）監(jiān)測進度（展開劑：乙酸乙酯 - 石油醚 = 1:1，紫外燈 254 nm 顯色，4 - 氰基吡啶 Rf≈0.6，產物4-氰基吡啶 N-氧化物極性更大，Rf≈0.3，直至原料斑點完全消失）。反應結束后，向體系中緩慢加入飽和碳酸氫鈉水溶液（10 mL）淬滅過量的 m-CPBA（產生二氧化碳氣泡，需緩慢加入），攪拌 15 分鐘后轉移至分液漏斗，靜置分層；收集下層有機相，水層用二氯甲烷萃取 3 次（10 mL / 次），合并所有有機相，加入無水硫酸鎂（約 2 g）干燥 2 小時。過濾除去干燥劑，將濾液轉移至旋轉蒸發(fā)儀，在 30℃、0.08 MPa 真空度下蒸除溶劑，得到淡黃色油狀粗產物；將粗產物通過硅膠柱層析純化（洗脫劑：乙酸乙酯 - 石油醚 = 2:1），收集對應目標產物的餾分，旋干后得到白色結晶固體狀的4-氰基吡啶 N-氧化物純品，產率約 80%-85%，產物結構可通過 1H NMR（CDCl?中 δ 8.72（d, J=6.0 Hz, 2H）、7.85（d, J=6.0 Hz, 2H）為特征峰）及紅外光譜（ν=2220 cm?1 為氰基伸縮振動，1240 cm?1 為 N-O 伸縮振動）驗證[1]。

圖二 4-氰基吡啶 N-氧化物的合成

參考文獻

[1]Ronco C ,Sorin G ,Nachon F , et al.Synthesis and structure–activity relationship of Huprine derivatives as human acetylcholinesterase inhibitors[J].Bioorganic & Medicinal Chemistry,2009,17(13):4523-4536.