介绍
4-哒嗪羧酸是由哒嗪环与-COOH相连的有机化合物，外观为白色结晶性粉末，分子中羧基的极性使其易溶于水、甲醇、乙醇等极性溶剂，难溶于乙醚、石油醚等非极性溶剂，且因羧基电离可呈现弱酸性（pKa约2.5-3.0），能与碱反应生成稳定的羧酸盐。
图一 4-哒嗪羧酸
合成
4-哒嗪羧酸的反应步骤：在干燥的 Schlenk 反应管中，依次加入 1 mmol 1,2 - 二嗪、1.05 mmol 氢氧化钾（KOH）粉末以及 1.5-3 mol% 的 N - 杂环卡宾金 (I) 氢氧化物配合物 [(IPr) AuOH] 催化剂（其中 IPr 为 1,3-双 (二异丙基苯基) 咪唑-2-亚基）。由于哒嗪的 C-H键 pKa 值为 2.33，远低于 30.3 的阈值，无需使用更强碱性的 [(ItBu) AuOH] 催化剂。反应体系加入经 4Å 分子筛预先干燥的四氢呋喃（THF）作为溶剂，密封反应管后通过双排管系统进行三次氩气置换以排除空气。将反应管连接至 CO₂气源，通入 1.5 bar 二氧化碳气体并保持压力稳定，随后将反应体系置于 20℃恒温水浴中磁力搅拌 12 小时。反应过程中，[(IPr) AuOH] 催化剂通过质子解机制选择性活化哒嗪分子中酸性最强的 4 位C-H键，生成金 (I)- 哒嗪中间体，该中间体进一步与 CO₂发生插入反应形成羧基金配合物活性物种。
纯化步骤：反应结束后，缓慢释放未反应的 CO₂气体，向体系中加入 5 mL 稀盐酸（1 mol/L）进行水解反应，搅拌 30 分钟使羧酸钾盐完全转化为游离羧酸。将混合液转移至分液漏斗，用乙酸乙酯（3×10 mL）萃取产物，合并有机相后用无水硫酸钠干燥。过滤除去干燥剂，减压蒸馏除去溶剂得到粗产物。将粗产物溶于少量甲醇，逐滴加入浓盐酸调节溶液 pH 至 1-2，置于 0℃冰箱中静置 2 小时，析出白色针状晶体。过滤收集晶体，用少量冰水洗涤 2-3 次以除去残留盐分，真空干燥后得到4-哒嗪羧酸纯品，通过核磁共振氢谱（¹H NMR）和质谱（MS）表征确认结构。反应中使用的 [(IPr) AuOH] 催化剂可通过水相萃取回收，经简单处理后可循环使用 6 次仍保持 98% 以上的催化活性[1]。
图二 4-哒嗪羧酸的合成
参考文献
[1]Ine I. F. Boogaerts, Steven P. Nolan. Carboxylation of C-H bonds using N-heterocyclic carbene gold (I) complexes [J]. 2010