异烟酸的合成及物质研究
一、异烟酸
异烟酸[1](Isonicotinic acid)，化学名称为4-吡啶甲酸，分子式 C 5H 4NCOOH （），分子量123.11；外观为白色或类白色结晶，无味，熔
点3140℃-3160℃，260℃(2KPa)升华，微溶于水，在20℃饱和水溶液的pH 值为3.6。低毒， LD50(小白鼠口服) 为3123mg/kg。异烟酸是重要的医药中间体，
主要用于制备治疗结核病的药物异烟阱(雷米封) 。也可作为抗腐蚀剂、电镀添加剂、感光树脂稳定剂体、聚氯乙烯热稳定剂和有色金属浮选药剂等，应用领域十分广泛。
二、异烟酸研究背景及合成现状
2.1、异烟酸的研究背景（应用）
据报道, 目前约有占世界1/3的人口感染过结核菌, 全世界现有结核病人约2000万, 每年新发病800万至1000万人, 且新发病例呈明显的上升趋势; 每年约300万人死于结核病, 超过了艾滋病、疟疾、腹泻等传染病死亡人数的总和, 因此结核是威胁公共健康的最主要疾病之一[2]。异烟酸又名4-吡啶甲酸, 是合成一线抗结核药物异烟肼(又称雷米封) 的重要有机中间体, 也可用于合成特非那丁、异烟肼甲烷磺酸钠、异烟腺、乙异烟胺、丙硫烟胺、异烟酰腙、酯等衍生药物, 其市场前景十分广阔，而我国现有的生产装置远远满足不了国内市场的需求，主要依靠进口，所以，开展异烟酸的合成研究是十分必要的。
2.2、异烟酸的合成现状
异烟酸的制备方法较多, 根据所涉及的化学反应, 主要可分为氧化法和水解法等；根据所用原料的差异可分为以聚4-吡啶乙烯、4-羟甲基吡啶、4-醛基吡啶、4-甲基吡啶和4-吡啶羧酸酯等为起始原料的合成方法。其中氧化4-甲基吡啶制备异烟酸是常用方法之一, 这是由于芳烃侧链α碳上的氢受芳环的影响比较活泼, 容易被氧化。但是, 由于4-甲基吡啶不仅可以氧化成羧酸, 还可氧化成醇、醛等含氧有机化合物, 甚至深度氧化为二氧化碳等[3], 此外吡啶环上的氮原子也易被氧化成氮氧化物[4-8], 这就使得目标产物的选择性较低。近年来, 化学家通过不断的努力已取得一些进展。
2.2-1、氧化法
当今工业合成中约占50%的关键步骤是氧化反应过程, 而氧化反应过程中90%以上是催化氧化过程, 特别是碳氢化合物的选择性氧化是有机化工和石油化工中重要的一类反应[5]。氧化反应又可分为电氧化和化学氧化。
（1）电氧化法
电氧化合成法具有投资少、成本低、产品质量好等其他工艺路线所无法比拟的优点, 成为各国竞相研究的主要方向。异烟酸的电合成始于1953年, 采用4-甲基吡啶或4-乙基吡啶为原料, 在Pt 或PbO 2电极上进行电解氧化, 但由于隔
膜和电极的问题, 收率一直很低。直到1984年采用阳离子交换膜后, 才使电合成异烟酸的收率有所提高, 并有望成为工业化生产方法[10-12]。乔庆东等[10-12]以Ti/PbO2为阳极、金属Cu 或Ni 为阴极、在以阳离子交换膜为隔膜的H 型电解
槽中、以硫酸水溶液为介质、电解电流密度为60mA/cm2, 于60℃直接电氧化4-甲基吡啶, 可得收率为64.6%的异烟酸。王留成等[13]以Ti/PbO 2为阳极、Pb 为阴
极、硫酸溶液为电解质、在阳离子交换膜为隔膜的H 型电解槽中通电量18·65 A ·h 、电解电流密度60 mA/cm2, 于60℃直接电氧化4-甲基吡啶, 可得平均收率高达92.2%的异烟酸。吴枫等[14]分别以PbO 2或为Pt 为阳极, 直接电氧化4-甲基
吡啶, 可得收率为85% ~94%的异烟酸。电氧化法通常采用强酸硫酸作电解质, 对设备有一定的腐蚀且该法消耗的电能较大, 仍需进一步改善。
（2）化学氧化法
传统化学氧化法有高锰酸钾氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法、五氧化二钒氧化法等, 但上述方法普遍存在着污染环境、工艺复杂、易深度氧化等问题
[14]。因此, 近年来国内外学者对制备异烟酸的新工艺、新方法进行了广泛而深入的研究。目前, 化学氧化法所采用的原料主要有聚4-吡啶乙烯、4-羟甲基吡啶、4-醛基吡啶和4-甲基吡啶等。
2.2-2、以4-醛基吡啶为原料制备异烟酸
众所周知, 醛极易进一步氧化生成相应的羧酸, 但是一般而言, 醛的价格要高于相应的羧酸, 所以氧化醛制备羧酸的方法工业意义不大, 但仍有一定的科研价
[14]值。Balicki 等以4-醛基吡啶为原料, 过氧化脲(UHP)为氧化剂, 在甲酸溶液中,
于室温搅拌1·5 h,即可得收率为91%的异烟酸(合成路线如下所示) 。
2.3-3、以4-羟甲基吡啶为原料制备异烟酸
氧化醇制备羧酸的工艺在当今精细化学品的生产过程中占有举足轻重的地位, 因此对氧化醇制备羧酸的研究显得尤为重要。据Korovchenko 等[18]报道, 以4-羟甲基吡啶为原料, 水为溶剂, 碳负载的铂为催化剂,1.0 MPa的空气为氧化剂, 于100℃反应即可得目标产物。其中,4-羟甲基吡啶的转化率高达99%以上, 异烟酸的选择性也在99%以上(合成路线如下所示
)
三、异烟酸的合成（4-甲基吡啶电氧化合成异烟酸）
3.1 试剂与仪器
4-甲基吡啶（分析纯, 质量分数≥99%） 硫酸（优级纯, 质量分数≥98%）, 异烟酸（分析纯, 质量分数≥99%） Nafion427阳离子交换膜
实验用水（为去离子二次蒸馏水）。
SC-15数控超级恒温水浴 10CQ-3磁力驱动泵 FTIR-8700
红外光谱仪
3.1 实验方法
1. 实验原理
4-甲基吡啶的直接电化学氧化反应是在硫酸水溶液中进行的。
主反应：
阴极反应：
电解总反应
2. 实验方法与装置
实验在自制的H 型电解槽中进行，采用PbO 2/Ti阳极，Pb 为阴极，阳极电
解液是4-甲基吡啶和H 2SO 4；的混合水溶液，阴极电解液是硫酸水溶液，槽中添
加搅拌装置提高传质效果，用超级恒温水浴控制溶液的温度。电解液温度稳定后，打开直流电源，开始恒电流反应，反应结束后，再经中和结晶等后处理可得异烟酸。
实验装置图见图（如下）
图4.1反应装置示意图
1. 恒流电源;2. 磁力搅拌器;3. 转子;4. 阳极;5. 阴极;6.H 型反应槽;7. 恒温水浴槽;8. 超级恒温水浴槽;9. 离子交换膜;10. 电流表;l1. 气管;12. 温度计
3. 预计实验结果
电化学反应的目标之一是获得尽量高的产物收率，而电化学过程中的工艺条件的选择直接影响该目标的实现。影响电化学反应的因素很多，包括电流密度、极间距、电解液温度、阴极液的硫酸浓度、阳极液硫酸浓度、4-MP 浓度、阴阳极材料、膜材料及通电量等因素。为了简化试验，本节通过预实验对部分因素进行单独考察。
4. 合成反应中要注意的问题
（1）离子膜及电极材料选择
目前对于电合成过程，采用的离子膜材料主要为日本或美国产离子膜，常用的为Nafion427膜，参考烟酸的电化学反应[15]，本实验采用Nanon427阳离子交换膜。阴极材料也是影响电流效率的因素之一，目前可选择且具有工业应用价值的材料有镍、铜、铅、铁等金属电极，本研究采用硫酸水溶液作为阴极液，考虑到耐腐蚀性能，选用铅作为阴极材料。阳极选用稳态极化一章中研究确定的PbO 2/Ti电极。
（2）极间距的选择
极间距的大小主要影响槽电压的高低，一般来说极间距越大，槽电压越高，考虑到极板安装和离子膜的使用条件等方面的因素。
（3）阴极液硫酸浓度的选择
阴极液硫酸浓度的高低也主要对槽电压产生影响，预实验发现随着阴极硫酸浓度的增加，槽电压逐渐降低，当阴极液增加到一定程度，槽电压反而略有升高。说明随着硫酸浓度的增加，H+浓度增加，电导率增加，有利于反应的进行，当硫酸浓度增加到一定程度时，阴极液电导下降。另外，由于阴极硫酸在循环使用一定时间后，必然要进行更换，所以硫酸浓度过高必然造成成本升高和后处理负荷加重，综合考虑阴极液硫酸浓度在20一25%较为合适。
5、产物异烟酸的研究
异烟酸的分析一般采用高压液相色谱法、示波极谱法[3，18]、电导滴定法
[15]，或者将反应液用碱中和后、再经酸中和、脱色、醇洗、干燥等后处理工序得到纯品异烟酸后再用紫外分析卜[15]或酸碱滴定分析[16]。前两者仪器比较昂贵，电导滴定法误差较大，后者过程繁琐费事，且误差也比较大; 而对于未反应的4一MP 的分析多采用气相色谱或液相色谱法。本文采用等吸收点双波长紫外
[4，15]分光光度法，对反应液中异烟酸的含量进行了定量分析。
（1）测定原理
异烟酸的最大吸收波长为262mn ，4一MP 的最大吸收波长为252nm ，两者在258nm 的波长下有一个等吸收点，同时，异烟酸在269mn 也是其在258nm 的等吸收点，且异烟酸的吸收峰在269nm 处无4一MP 吸收峰的干扰; 另外，HZSO; 在22On~m300nm波长的范围内几乎没有吸收; 因此利用吸光度的加和性原理，用等吸收点双波长紫外分光光度法，可同时测定反应液中异烟酸和4一MP 的含量。
定量标准方程
准确称取一定量的异烟酸(0.27139)和H 2SO 4分别置于5OOml 容量瓶中，加
水定容，得异烟酸或4一MP 的标准硫酸水溶液。分别准确移取上述异烟酸或4一MP 标准溶液0.2、0.5、1、3、5、8、10、20ml 加入8个100ml 容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。在紫外分光光度计上，以水作参比，4一MP 于258nm 测定吸光度，异烟酸于269mn 测定吸光度。以吸光度A 对摩尔浓度C 相关联，在258nm 下4一MP 摩尔浓度在0.0104mmol/L~0.5133mmol/L范围内，在269nm
下异烟酸摩尔浓度在0.0089mmol/L一0.442Ommol/L范围内，A 与C 呈很好的线性关系。经线性回归得定量标准方程(C的单位:mmol/L):
样品中异烟酸
用电子天平精确称取一定质量的反应液于100ml 容量瓶中，加水稀释至刻度并摇匀。按标样测定方法于258nm 、269nm 处测定吸光度值A 258、A 269、。容量瓶中异烟酸的含量，C ocsoaici 。通过将A 269，直接代入异烟酸在269mn 下的定量标
准方程用式(2-1)计算求得，进而计算出反应液中异烟酸的质量百分含量。
(2)结果与讨论
测定波长的选择
配制相同浓度的异烟酸和4一MP 标准溶液，以蒸馏水做参比，在
22Onm ~30Onm 进行扫描，测定异烟酸和4一MP 的吸收光谱，见图2.1，可以发
现，异烟酸的吸收峰严重千扰4一MP 的吸收峰，但两者在258nm 的波长下有一个等吸收点，同时，异烟酸在269nm 也是其在258nm 的等吸收点，且异烟酸的吸收峰在269nm 处无4一MP 吸收峰的干扰，因此可通过异烟酸的标准曲线，由混合液在269nm 的吸光度先求出异烟酸含量，再由混合液在258nm 和269nm 的吸光度之差，由吸光度的加和性质和4一MP 在258nm 下的标准曲线求得4一MP 含量。这样整个测定只各需一条工作曲线或一个线性回归方程，即可求得4一MP 和异烟酸的含量。所以选择的测定波长为258nm 和269nm 。
四、结论与展望
异烟酸是合成一线抗结核药物异烟肼及其他衍生药物的重要中间体, 市场前景十分广阔。目前研究人员从不同的角度对其合成方法进行了广泛的研究。水解法反应条件温和, 但是催化剂较为难得并且步骤繁琐; 电解氧化法具有投资少、成 本低等优点, 但是采用强酸溶液作电解质, 对设备腐蚀严重; 由于4-甲基吡啶来源广泛且价格便宜因此国内外学者对氧化4-甲基吡啶得异烟酸的方法进行了广泛的研究, 并取得了一些可喜的成果。其中, 以空气/氧气为氧化剂的合成方法, 具有氧化剂清洁且廉价易得等优点, 最具工业前景。但是, 使用的催化剂通常比较复杂、昂贵, 仍有待于进一步研究。所以，这还是一个非常具有研究潜力的项目，有待我们的继续努力。
参考文献:
【1】RAVIGLIONEM,SNIDER J D,KOCHI A.Global epidemiol-
ogy of tuberculosis:morbidity and mortality of a worldwid
epidemic[J].JAMA.,1995,273(3):220-226.
【2】TAKEHIRA K,SHISHIDO T,SONG Zhao-xia,et al.Crys-
talline CrV0.95P0.05O4catalyst forthe vapor-phase oxidation o picolines[J].Catal.Today,2004,(91/92):7-11.
【3】JAIN S L,SAIN B.An unconventional cobalt-catalyzed aero- bic oxidation of tertiary nitrogen compounds toN-oxides[J] Angew.Chem.Int.Ed.,2003,42(11):1 265-1 267.
【4】JAIN S L,JOSEPH J K,SAIN B.Alumina supported MoO3 an
efficient and recyclable catalyst for selective oxidation
otertiary nitrogen compounds toN-oxides using anhydrouTBHP as oxidant under mild reaction
conditions[J].CatalLett.,2007,115(1/2):8-12.
【5】WINKELJOHN W R,VASQUEZ P C,STREKOWSKI L,e
al.Oxidation of substituted pyridines by dimethyldioxirane:ki- netics and solvent effects[J].Tetrahedron Lett.,2004,4
【6】乔庆东, 于大勇, 梁红玉. 电解氧化4-甲基吡啶合成异
烟酸[J].精细化工(增刊),2000,17(21):78-81.
【7】实用精细化学品手册编写组. 实用精细化学品手册[M].北京:化学工业出社，1996，1822一1823.
【8】刘小华，杜曦，李贤均等. 毗淀甲酸的制备研究进展[J].化学研究与应用.2003.4.l5(161~164.
【9】乔秀明，胡家元，李贤均.RuC13催化氧化Y 一甲基毗陡合成Y 一毗睫梭酸的研究化学研究与应用.2001.6.1(3):305一310.
【10】Wilbe ，r0.T.ProduetionofP 州dineeabroxylieaeids[P].US.2，476，004.1949.
【11】Ellis ，K.ProduetionofPyridineeabroxylieaeids[P].US.2，946，801.1960.
【12】EllisK.PorcessofrthePreParationofisonicotinieaeid[P].US.2，
【13】杨高军, 黄海凤, 卢晗锋, 等.V —Ti —O 催化剂上一步
氧化合成异烟酸[J].高校化学工程学报,2007,21(3):
448-453. 946，800.1960.
【14】冯连顺, 佘远斌, 李修艳, 等. μ-氧代四苯基双核金属
卟啉仿生催化剂的研究进展[J].有机化学,2008,28
(10):1 685-1 696.
【15】乔庆东, 李琪, 梁红玉. 异烟酸的电化学合成及示波极
谱法测定[J].化学试剂,2001,23(3):134-136.
【16】李琪, 乔庆东. 电化学合成异烟酸[J].石油化工高等
学校学报,2001,14(4):16-18.
【17】王留成, 王娟, 赵建宏, 等.4-甲基吡啶直接电氧化合
成异烟酸工艺条件的研究[J].化学反应工程与工艺
2006,22(4):372-376.
【18】吴枫, 黄振谦, 胡南嫒. 电解合成4-吡啶甲酸[J].广东
化工,1991,4:21-24.
异烟酸的合成及物质研究
一、异烟酸
异烟酸[1](Isonicotinic acid)，化学名称为4-吡啶甲酸，分子式 C 5H 4NCOOH （），分子量123.11；外观为白色或类白色结晶，无味，熔
点3140℃-3160℃，260℃(2KPa)升华，微溶于水，在20℃饱和水溶液的pH 值为3.6。低毒， LD50(小白鼠口服) 为3123mg/kg。异烟酸是重要的医药中间体，
主要用于制备治疗结核病的药物异烟阱(雷米封) 。也可作为抗腐蚀剂、电镀添加剂、感光树脂稳定剂体、聚氯乙烯热稳定剂和有色金属浮选药剂等，应用领域十分广泛。
二、异烟酸研究背景及合成现状
2.1、异烟酸的研究背景（应用）
据报道, 目前约有占世界1/3的人口感染过结核菌, 全世界现有结核病人约2000万, 每年新发病800万至1000万人, 且新发病例呈明显的上升趋势; 每年约300万人死于结核病, 超过了艾滋病、疟疾、腹泻等传染病死亡人数的总和, 因此结核是威胁公共健康的最主要疾病之一[2]。异烟酸又名4-吡啶甲酸, 是合成一线抗结核药物异烟肼(又称雷米封) 的重要有机中间体, 也可用于合成特非那丁、异烟肼甲烷磺酸钠、异烟腺、乙异烟胺、丙硫烟胺、异烟酰腙、酯等衍生药物, 其市场前景十分广阔，而我国现有的生产装置远远满足不了国内市场的需求，主要依靠进口，所以，开展异烟酸的合成研究是十分必要的。
2.2、异烟酸的合成现状
异烟酸的制备方法较多, 根据所涉及的化学反应, 主要可分为氧化法和水解法等；根据所用原料的差异可分为以聚4-吡啶乙烯、4-羟甲基吡啶、4-醛基吡啶、4-甲基吡啶和4-吡啶羧酸酯等为起始原料的合成方法。其中氧化4-甲基吡啶制备异烟酸是常用方法之一, 这是由于芳烃侧链α碳上的氢受芳环的影响比较活泼, 容易被氧化。但是, 由于4-甲基吡啶不仅可以氧化成羧酸, 还可氧化成醇、醛等含氧有机化合物, 甚至深度氧化为二氧化碳等[3], 此外吡啶环上的氮原子也易被氧化成氮氧化物[4-8], 这就使得目标产物的选择性较低。近年来, 化学家通过不断的努力已取得一些进展。
2.2-1、氧化法
当今工业合成中约占50%的关键步骤是氧化反应过程, 而氧化反应过程中90%以上是催化氧化过程, 特别是碳氢化合物的选择性氧化是有机化工和石油化工中重要的一类反应[5]。氧化反应又可分为电氧化和化学氧化。
（1）电氧化法
电氧化合成法具有投资少、成本低、产品质量好等其他工艺路线所无法比拟的优点, 成为各国竞相研究的主要方向。异烟酸的电合成始于1953年, 采用4-甲基吡啶或4-乙基吡啶为原料, 在Pt 或PbO 2电极上进行电解氧化, 但由于隔
膜和电极的问题, 收率一直很低。直到1984年采用阳离子交换膜后, 才使电合成异烟酸的收率有所提高, 并有望成为工业化生产方法[10-12]。乔庆东等[10-12]以Ti/PbO2为阳极、金属Cu 或Ni 为阴极、在以阳离子交换膜为隔膜的H 型电解
槽中、以硫酸水溶液为介质、电解电流密度为60mA/cm2, 于60℃直接电氧化4-甲基吡啶, 可得收率为64.6%的异烟酸。王留成等[13]以Ti/PbO 2为阳极、Pb 为阴
极、硫酸溶液为电解质、在阳离子交换膜为隔膜的H 型电解槽中通电量18·65 A ·h 、电解电流密度60 mA/cm2, 于60℃直接电氧化4-甲基吡啶, 可得平均收率高达92.2%的异烟酸。吴枫等[14]分别以PbO 2或为Pt 为阳极, 直接电氧化4-甲基
吡啶, 可得收率为85% ~94%的异烟酸。电氧化法通常采用强酸硫酸作电解质, 对设备有一定的腐蚀且该法消耗的电能较大, 仍需进一步改善。
（2）化学氧化法
传统化学氧化法有高锰酸钾氧化法、硝酸氧化法、臭氧氧化法、五氧化二钒氧化法等, 但上述方法普遍存在着污染环境、工艺复杂、易深度氧化等问题
[14]。因此, 近年来国内外学者对制备异烟酸的新工艺、新方法进行了广泛而深入的研究。目前, 化学氧化法所采用的原料主要有聚4-吡啶乙烯、4-羟甲基吡啶、4-醛基吡啶和4-甲基吡啶等。
2.2-2、以4-醛基吡啶为原料制备异烟酸
众所周知, 醛极易进一步氧化生成相应的羧酸, 但是一般而言, 醛的价格要高于相应的羧酸, 所以氧化醛制备羧酸的方法工业意义不大, 但仍有一定的科研价
[14]值。Balicki 等以4-醛基吡啶为原料, 过氧化脲(UHP)为氧化剂, 在甲酸溶液中,
于室温搅拌1·5 h,即可得收率为91%的异烟酸(合成路线如下所示) 。
2.3-3、以4-羟甲基吡啶为原料制备异烟酸
氧化醇制备羧酸的工艺在当今精细化学品的生产过程中占有举足轻重的地位, 因此对氧化醇制备羧酸的研究显得尤为重要。据Korovchenko 等[18]报道, 以4-羟甲基吡啶为原料, 水为溶剂, 碳负载的铂为催化剂,1.0 MPa的空气为氧化剂, 于100℃反应即可得目标产物。其中,4-羟甲基吡啶的转化率高达99%以上, 异烟酸的选择性也在99%以上(合成路线如下所示
)
三、异烟酸的合成（4-甲基吡啶电氧化合成异烟酸）
3.1 试剂与仪器
4-甲基吡啶（分析纯, 质量分数≥99%） 硫酸（优级纯, 质量分数≥98%）, 异烟酸（分析纯, 质量分数≥99%） Nafion427阳离子交换膜
实验用水（为去离子二次蒸馏水）。
SC-15数控超级恒温水浴 10CQ-3磁力驱动泵 FTIR-8700
红外光谱仪
3.1 实验方法
1. 实验原理
4-甲基吡啶的直接电化学氧化反应是在硫酸水溶液中进行的。
主反应：
阴极反应：
电解总反应
2. 实验方法与装置
实验在自制的H 型电解槽中进行，采用PbO 2/Ti阳极，Pb 为阴极，阳极电
解液是4-甲基吡啶和H 2SO 4；的混合水溶液，阴极电解液是硫酸水溶液，槽中添
加搅拌装置提高传质效果，用超级恒温水浴控制溶液的温度。电解液温度稳定后，打开直流电源，开始恒电流反应，反应结束后，再经中和结晶等后处理可得异烟酸。
实验装置图见图（如下）
图4.1反应装置示意图
1. 恒流电源;2. 磁力搅拌器;3. 转子;4. 阳极;5. 阴极;6.H 型反应槽;7. 恒温水浴槽;8. 超级恒温水浴槽;9. 离子交换膜;10. 电流表;l1. 气管;12. 温度计
3. 预计实验结果
电化学反应的目标之一是获得尽量高的产物收率，而电化学过程中的工艺条件的选择直接影响该目标的实现。影响电化学反应的因素很多，包括电流密度、极间距、电解液温度、阴极液的硫酸浓度、阳极液硫酸浓度、4-MP 浓度、阴阳极材料、膜材料及通电量等因素。为了简化试验，本节通过预实验对部分因素进行单独考察。
4. 合成反应中要注意的问题
（1）离子膜及电极材料选择
目前对于电合成过程，采用的离子膜材料主要为日本或美国产离子膜，常用的为Nafion427膜，参考烟酸的电化学反应[15]，本实验采用Nanon427阳离子交换膜。阴极材料也是影响电流效率的因素之一，目前可选择且具有工业应用价值的材料有镍、铜、铅、铁等金属电极，本研究采用硫酸水溶液作为阴极液，考虑到耐腐蚀性能，选用铅作为阴极材料。阳极选用稳态极化一章中研究确定的PbO 2/Ti电极。
（2）极间距的选择
极间距的大小主要影响槽电压的高低，一般来说极间距越大，槽电压越高，考虑到极板安装和离子膜的使用条件等方面的因素。
（3）阴极液硫酸浓度的选择
阴极液硫酸浓度的高低也主要对槽电压产生影响，预实验发现随着阴极硫酸浓度的增加，槽电压逐渐降低，当阴极液增加到一定程度，槽电压反而略有升高。说明随着硫酸浓度的增加，H+浓度增加，电导率增加，有利于反应的进行，当硫酸浓度增加到一定程度时，阴极液电导下降。另外，由于阴极硫酸在循环使用一定时间后，必然要进行更换，所以硫酸浓度过高必然造成成本升高和后处理负荷加重，综合考虑阴极液硫酸浓度在20一25%较为合适。
5、产物异烟酸的研究
异烟酸的分析一般采用高压液相色谱法、示波极谱法[3，18]、电导滴定法
[15]，或者将反应液用碱中和后、再经酸中和、脱色、醇洗、干燥等后处理工序得到纯品异烟酸后再用紫外分析卜[15]或酸碱滴定分析[16]。前两者仪器比较昂贵，电导滴定法误差较大，后者过程繁琐费事，且误差也比较大; 而对于未反应的4一MP 的分析多采用气相色谱或液相色谱法。本文采用等吸收点双波长紫外
[4，15]分光光度法，对反应液中异烟酸的含量进行了定量分析。
（1）测定原理
异烟酸的最大吸收波长为262mn ，4一MP 的最大吸收波长为252nm ，两者在258nm 的波长下有一个等吸收点，同时，异烟酸在269mn 也是其在258nm 的等吸收点，且异烟酸的吸收峰在269nm 处无4一MP 吸收峰的干扰; 另外，HZSO; 在22On~m300nm波长的范围内几乎没有吸收; 因此利用吸光度的加和性原理，用等吸收点双波长紫外分光光度法，可同时测定反应液中异烟酸和4一MP 的含量。
定量标准方程
准确称取一定量的异烟酸(0.27139)和H 2SO 4分别置于5OOml 容量瓶中，加
水定容，得异烟酸或4一MP 的标准硫酸水溶液。分别准确移取上述异烟酸或4一MP 标准溶液0.2、0.5、1、3、5、8、10、20ml 加入8个100ml 容量瓶中，加水稀释至刻度，摇匀。在紫外分光光度计上，以水作参比，4一MP 于258nm 测定吸光度，异烟酸于269mn 测定吸光度。以吸光度A 对摩尔浓度C 相关联，在258nm 下4一MP 摩尔浓度在0.0104mmol/L~0.5133mmol/L范围内，在269nm
下异烟酸摩尔浓度在0.0089mmol/L一0.442Ommol/L范围内，A 与C 呈很好的线性关系。经线性回归得定量标准方程(C的单位:mmol/L):
样品中异烟酸
用电子天平精确称取一定质量的反应液于100ml 容量瓶中，加水稀释至刻度并摇匀。按标样测定方法于258nm 、269nm 处测定吸光度值A 258、A 269、。容量瓶中异烟酸的含量，C ocsoaici 。通过将A 269，直接代入异烟酸在269mn 下的定量标
准方程用式(2-1)计算求得，进而计算出反应液中异烟酸的质量百分含量。
(2)结果与讨论
测定波长的选择
配制相同浓度的异烟酸和4一MP 标准溶液，以蒸馏水做参比，在
22Onm ~30Onm 进行扫描，测定异烟酸和4一MP 的吸收光谱，见图2.1，可以发
现，异烟酸的吸收峰严重千扰4一MP 的吸收峰，但两者在258nm 的波长下有一个等吸收点，同时，异烟酸在269nm 也是其在258nm 的等吸收点，且异烟酸的吸收峰在269nm 处无4一MP 吸收峰的干扰，因此可通过异烟酸的标准曲线，由混合液在269nm 的吸光度先求出异烟酸含量，再由混合液在258nm 和269nm 的吸光度之差，由吸光度的加和性质和4一MP 在258nm 下的标准曲线求得4一MP 含量。这样整个测定只各需一条工作曲线或一个线性回归方程，即可求得4一MP 和异烟酸的含量。所以选择的测定波长为258nm 和269nm 。
四、结论与展望
异烟酸是合成一线抗结核药物异烟肼及其他衍生药物的重要中间体, 市场前景十分广阔。目前研究人员从不同的角度对其合成方法进行了广泛的研究。水解法反应条件温和, 但是催化剂较为难得并且步骤繁琐; 电解氧化法具有投资少、成 本低等优点, 但是采用强酸溶液作电解质, 对设备腐蚀严重; 由于4-甲基吡啶来源广泛且价格便宜因此国内外学者对氧化4-甲基吡啶得异烟酸的方法进行了广泛的研究, 并取得了一些可喜的成果。其中, 以空气/氧气为氧化剂的合成方法, 具有氧化剂清洁且廉价易得等优点, 最具工业前景。但是, 使用的催化剂通常比较复杂、昂贵, 仍有待于进一步研究。所以，这还是一个非常具有研究潜力的项目，有待我们的继续努力。
参考文献:
【1】RAVIGLIONEM,SNIDER J D,KOCHI A.Global epidemiol-
ogy of tuberculosis:morbidity and mortality of a worldwid
epidemic[J].JAMA.,1995,273(3):220-226.
【2】TAKEHIRA K,SHISHIDO T,SONG Zhao-xia,et al.Crys-
talline CrV0.95P0.05O4catalyst forthe vapor-phase oxidation o picolines[J].Catal.Today,2004,(91/92):7-11.
【3】JAIN S L,SAIN B.An unconventional cobalt-catalyzed aero- bic oxidation of tertiary nitrogen compounds toN-oxides[J] Angew.Chem.Int.Ed.,2003,42(11):1 265-1 267.
【4】JAIN S L,JOSEPH J K,SAIN B.Alumina supported MoO3 an
efficient and recyclable catalyst for selective oxidation
otertiary nitrogen compounds toN-oxides using anhydrouTBHP as oxidant under mild reaction
conditions[J].CatalLett.,2007,115(1/2):8-12.
【5】WINKELJOHN W R,VASQUEZ P C,STREKOWSKI L,e
al.Oxidation of substituted pyridines by dimethyldioxirane:ki- netics and solvent effects[J].Tetrahedron Lett.,2004,4
【6】乔庆东, 于大勇, 梁红玉. 电解氧化4-甲基吡啶合成异
烟酸[J].精细化工(增刊),2000,17(21):78-81.
【7】实用精细化学品手册编写组. 实用精细化学品手册[M].北京:化学工业出社，1996，1822一1823.
【8】刘小华，杜曦，李贤均等. 毗淀甲酸的制备研究进展[J].化学研究与应用.2003.4.l5(161~164.
【9】乔秀明，胡家元，李贤均.RuC13催化氧化Y 一甲基毗陡合成Y 一毗睫梭酸的研究化学研究与应用.2001.6.1(3):305一310.
【10】Wilbe ，r0.T.ProduetionofP 州dineeabroxylieaeids[P].US.2，476，004.1949.
【11】Ellis ，K.ProduetionofPyridineeabroxylieaeids[P].US.2，946，801.1960.
【12】EllisK.PorcessofrthePreParationofisonicotinieaeid[P].US.2，
【13】杨高军, 黄海凤, 卢晗锋, 等.V —Ti —O 催化剂上一步
氧化合成异烟酸[J].高校化学工程学报,2007,21(3):
448-453. 946，800.1960.
【14】冯连顺, 佘远斌, 李修艳, 等. μ-氧代四苯基双核金属
卟啉仿生催化剂的研究进展[J].有机化学,2008,28
(10):1 685-1 696.
【15】乔庆东, 李琪, 梁红玉. 异烟酸的电化学合成及示波极
谱法测定[J].化学试剂,2001,23(3):134-136.
【16】李琪, 乔庆东. 电化学合成异烟酸[J].石油化工高等
学校学报,2001,14(4):16-18.
【17】王留成, 王娟, 赵建宏, 等.4-甲基吡啶直接电氧化合
成异烟酸工艺条件的研究[J].化学反应工程与工艺
2006,22(4):372-376.
【18】吴枫, 黄振谦, 胡南嫒. 电解合成4-吡啶甲酸[J].广东
化工,1991,4:21-24.