2,2′-联吡啶是联吡啶的一种，在配位化学中可以与金属螯合，在光学材料，磁性材料，压电材料，铁电材料中得到相关的运用，同时是一种重要的有机中间体，广泛应用于医药，农药生产研发中。
2,2′-联吡啶可作为传导性触杀灭生性除草剂敌草快的主要原料。目前作为廉价除草剂的百草枯由于其毒性及特效解毒药受限，作为其替代品敌草快生产成本又受制于2,2′-联吡啶，文献专利报道了多种2,2′-联吡啶的合成路线，主要包括吡啶羰基化合物环化合成法，卤代吡啶偶联合成法，雷尼镍催化吡啶直接偶联，贵金属配合物的催化法，而卤代吡啶合成2,2′-联吡啶的方法是目前市场产品的主流生产工艺。卤代吡啶通过交叉偶联反应或还原二聚反应合成2,2′-联吡啶虽然这些方法是可靠的和完善的，但需要额外的步骤来制备2-卤代吡啶，因此它通常是一个昂贵和耗时的过程体系的卤化反应一般具有较差的区域选择性和苛刻的反应条件优于2,2′-联吡啶类化合物的催化活性受其结构变形的影响较大。
(1）直接偶联法合成2,2′-联吡啶
以金属镍（雷尼镍）为催化剂，在适当条件下，使吡啶发生直接偶联反应生成产物，但是这种以雷尼镍为催化剂的制备方法，由于雷尼镍极易自燃，在制备过程中，操作上不易控制，存在安全隐患。同时采用该方法制备2,2′-联吡啶过程中产生了大量的副产物2-甲基吡啶，其原因应该是负载镍催化剂高温高压下使得吡啶裂解，产生甲基自由基，生成反应动力学更加容易生成的2-甲基吡啶，此外该方法只适用于吡啶、2-甲基吡啶和4-甲基吡啶。
图1 直接法合成2,2′-联吡啶
(2）卤代吡啶偶联合成2,2′-联吡啶
以2-卤代吡啶为原料，在金属铜催化剂的作用下，发生偶联反应生成2,2′-联吡啶。目前工业上主要采用后一种方法生产2,2′-联吡啶。该过程较为简单，反应温度在100℃左右。但存在以下问题：原材料价格昂贵（2-氯吡啶的合成比较困难），此外由于含卤素反应物的高腐蚀性需使用特殊反应设备，并带来环境隐患。 本文报道了一种新型的由吡啶直接脱氢二聚合成2,2′-联吡啶，该合成方法省去了卤代吡啶偶联合成法中的复杂步骤和污染危害性又解决了雷尼镍催化吡啶偶联的安全问题。
图2 卤代法合成2,2′-联吡啶
本研究由吡啶直接脱氢二聚反应得到2,2′-联吡啶（BPy）。以三甲基乙酸（PivOH）为助剂，无水碳酸钾（K2CO3）为氧化剂分别通过的三苯基膦醋酸钯和醋酸钯催化作用直接合成2,2′-联吡啶。
合成路线 一：
图3 2,2′-联吡啶合成路线一
将0.69g K2CO3(5mmol),1.02gPivOH (10mmol）和0.75 g三苯基膦醋酸钯（1 mmol）溶于50 g DMF中投入高温高压反应釜中，再加入1.56 g吡啶（20 mmol），将温度升温至150℃，反应进行24 h后用HPLC检测跟踪未见原料点，减压蒸馏除去溶剂，将减压蒸馏残留物用石油醚溶解过滤，滤液析出产品2,2′-联吡啶0.61 g，收率38.6%，纯度99%，核磁氢谱图：8.7(dd,J=4.8,0.78Hz,2H),8.4 (d,J=7.9Hz,2H),7.8(dt,J=7.9,1.5 Hz,2H),7.2～7.4(m,H）。
合成路线 二：
图4 2,2′-联吡啶合成路线二
将0.69 g K2CO3(5 mmol),1.02 g PivOH(10 mmol）和0.25 g醋酸钯（1 mmol）溶于50 g DMF中投入高温高压反应釜中，再加入1.56 g吡啶（20 mmol），将温度升温至150℃，反应进行24 h后用HPLC检测跟踪未见原料点，减压蒸馏除去溶剂，将减压蒸馏残留物用石油醚溶解过滤，滤液析出产品2,2′-联吡啶0.68g，收率43.7%，纯度99%，核磁氢谱图：HNMR(CDC13,300 MHz):8.7(dd,J=4.8,0.78 Hz,2 H),8.4(d,J=7.9 Hz,2 H),7.8(d t,J=7.9,1.5 Hz,2 H),7.2～7.4(m,H）。
2,2-联吡啶在不同条件下的收率
先探究了吡啶和溶剂DMF的条件下在三苯基膦醋酸钯催化作用下加入三甲基乙酸的各比例与不同温度条件下2,2′-联吡啶收率，具体数据如表格2所示。
表2 2,2′-联吡啶收率数据表
从表2可以看出，在DMF做溶剂的条件下吡啶∶K2CO3∶PivOH∶三苯基膦醋酸钯的摩尔比2∶0.5∶1∶0.1是最优比例，温度25℃到150℃，随着温度升高，2,2′-联吡啶的收率最高达到了38.6%。三甲基乙酸含量影响着反应收率，较低的时候其反应速率慢效率低，含量较高的时候生成的副产增多，导致其收率降低。同时随着温度的升高，反应收率越高，150℃可以达到最大收率。
再探究了吡啶和溶剂DMF的条件下在醋酸钯催化作用下加入三甲基乙酸的各比例与不同温度条件下2,2′-联吡啶收率，具体数据如表3所示。
表3 2,2′-联吡啶收率数据表
从表格3可以看出，随着温度由25～150℃，将三苯基膦醋酸钯换成醋酸钯后，2,2′-联吡啶的收率整体提高了，其醋酸钯的催化性能优于三苯基膦醋酸钯。在150℃，吡啶∶K2CO3∶PivOH∶醋酸钯摩尔比2∶0.5∶1∶0.1的条件下2,2′-联吡啶的收率达到了43.7%。
为了进一步研究溶剂对2,2′-联吡啶收率的影响，选用较优的醋酸钯催化剂，150℃条件下验证不同溶剂中2,2′-联吡啶收率，具体实验数据如表4所示。
表4 2,2′-联吡啶收率数据表
通过表4可以看出，同种条件下DMF的表现最好的其2,2′-联吡啶收率达到43.7%。二氧六环效果最差，最高只能达到35.2%，其溶剂的选择对联吡啶的收率具有较大的影响。
结 论
吡啶在三甲基乙酸，无水碳酸钾氧和三苯基膦醋酸钯（或醋酸钯）催化作用下发生脱氢二聚反应直接合成2,2′-联吡啶。在高压釜150℃，三苯基膦醋酸钯做催化剂的情况下DMF做溶剂加入0.5当量的三甲基乙酸，2,2′-联吡啶收率可以达到38.6%。在醋酸钯做催化剂的情况下DMF做溶剂加入0.5当量的三甲基乙酸，2,2′-联吡啶收率可以达到43.7%。通过气相色谱和气质联动仪确定其成分和含量，通过核磁和单晶衍射仪进一步确认是产品2,2′-联吡啶。
本文作者：邢建生; 杨康; 朱有智; 李刘宏; 周晓燕 (安徽国星生物化学有限公司)