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二(2-吡啶基)四嗪的制备

四嗪类化合物因为可以发生n → π* 跃迁,颜色极为艳丽,n → π* 跃迁在理论上是对称性禁阻的,其摩尔吸光系数(ε)通常只有 10²–10³ 级别,远低于普通 π → π* 跃迁,这意味着它的颜色更加深邃,造就了其极其美丽的色彩。2026_09_13_220017730.jpg


3,6-二(2-吡啶基)-1,3,6-二(2-吡啶基)-1,2,4,5-四嗪(DPTZ)是一种重要的富电子缺位氮杂环化合物,在生物正交化学、配位化学及材料科学领域具有广泛的应用价值。其核心结构1,2,4,5-四嗪环赋予该分子极高的反应活性,特别是作为亲双烯体参与逆电子需求Diels-Alder(IEDDA)反应。


(DPTZ)作为一种独特的富氮杂环配体,近年来在配位化学领域引起了广泛关注。该配体兼具四嗪环的强电子受体特性与2-吡啶基的螯合能力,使其能够以多种配位模式与过渡金属及稀土金属离子组装,构建从单核配合物到多维金属有机框架的丰富结构类型。

下一篇文章将会介绍这个配体的铬/镍/亚铜配合物


制备路线分为两步:

第一步:环化反应

2-氰基吡啶与水合肼在乙醇中回流,通过[4+2]环化反应生成3,6-二(2-吡啶基)-1,4-二氢-1,2,4,5-四嗪(橙色固体)。该步骤文献产率可达81.7%。

第二步:氧化脱氢(亚硝酸钠/乙酸法)

二氢四嗪中间体在乙酸体系中与亚硝酸钠反应,经氧化脱氢生成目标四嗪产物。反应时间约1小时,产率可达85%左右。


步骤一:

将2-氰基吡啶(50 g)转移至烧瓶加入80%水合肼(60mL),安装回流冷凝管,加热回流3小时。反应过程中溶液逐渐变为橙红色,并有橙色固体析出。反应结束后冷却至室温,过滤收集固体,用少量冷乙醇洗涤,干燥后得到橙色二氢四嗪中间体IMG_20260910_145126.jpgIMG_20260910_153229.jpgIMG_20260912_231819.jpg2026_09_10_205204593.jpg


步骤二:氧化脱氢制备目标产物

将3.5克上述二氢四嗪中间体悬浮于冰醋酸中,一点一点的投入9g亚硝酸钠固体,完毕后继续加热搅拌反应约1小时,溶液颜色由橙色转变为红紫色。我这里烧杯选小了,反应产气泡沫差点溢出,勿模仿,反应完成后,将混合物倒入冷水中,析出大量固体(可以加入氨水中和,对于产率影响不大)IMG_20260912_224853.jpgIMG_20260912_230209.jpgIMG_20260912_230810.jpg

IMG_20260912_232145.jpg重结晶:

产物用最少量乙酸加热溶解,然后缓慢滴加纯水或者直接降温析出,得到纯产物。IMG_20260912_232839.jpgIMG_20260912_234348.jpgIMG_20260912_233600.jpg若直接将少量乙酸溶液滴入冷水中,可得到粒径更小的产物,颜色偏粉紫色。


若想要进一步提纯,可以通过柱层析法。


安全注意事项⚠️⚠️⚠️

水合肼具有毒性和腐蚀性,操作应在通风橱中进行。亚硝酸钠遇酸可能产生氮氧化物气体,滴加过程需控制速度并保持良好通风。四嗪产物要避光存储避免分解。


参考文献


[1] BenchChem. 3,6-Di(4-pyridyl)-1,2,4,5-tetrazine Documentation Hub.

[2] 精细与专用化学品. 3,6-二(吡啶-2-基)-1,2,4,5-四嗪的合成及应用, 2020(04).

[3] BenchChem. 3,6-Di(pyridin-2-yl)-1,2,4,5-tetrazine Product Guide, 2026.

[4] WO2007/7943, 2007, A1. yl)-1,2,4,5-tetrazine Product Guide, 2026.

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