二氢吡啶是一种绿色、安全的饲料添加剂，易被动物胃肠道吸收、代谢[1]，普遍应用于家禽、家畜、水产养殖行业。二氢吡啶也是一种具有清除自由基性质的多功能抗氧化剂，与维生素E协同作用，保护脂质免受氧化损伤[2]，稳定细胞组织，促进机体新陈代谢，提高动物生产性能、繁殖率及抗突变能力[3]。饲喂含二氢吡啶的饲料不仅对虹鳟鱼苗生长具有促进作用，还可增加肌肉纤维值，改善鱼肉品质[3-4]。有研究发现，喂食维生素E和二氢吡啶的膳食，虹鳟鱼生长性能和饲料转化率显著提高，可减少脂质氧化，提高繁殖性能[5-6]。在斑点叉尾鮰饲料中添加一定量的二氢吡啶能够促进生长、提高蛋白质沉积，降低脂肪含量，并且有利于钙、磷的吸收[7-8]。秦燕[9]指出，高脂饲料中添加50 mg/kg二氢吡啶能够显著降低鱼体、肝脏组织以及肌肉组织内脂肪的沉积，但过量添加（150 mg/kg）则无明显效果；同时，高脂饲料中添加50 mg/kg二氢吡啶能够抑制炎症相关基因的表达，缓解炎症反应，有利于促进鱼类的健康生长。王妍[10]指出，日粮中添加二氢吡啶可促进特异性RNA的有效合成和产生，并促进蛋白质以及相关酶的合成，饲料利用率得以提高。张永涛等[11]研究发现，促卵泡生成素（FSH）和二氢吡啶联用极显著提高了关中奶山羊鲜精与冻精活力，降低了精子畸形率；单纯使用FSH的试验2组与对照组间在第6周后精子活力差异不显著。高景等[12]研究发现，酵母铬和二氢吡啶能够提高热应激奶牛的采食量及营养物质消化率，降低血清中肌酸激酶活性，维持电解质平衡，缓解热应激。目前二氢吡啶及其相关衍生物产品多以“一锅法”合成制得[13-19]，此方法具有反应时间短、转化率高、产品质量稳定、清洁环保的优点。本文系统研究了“一锅法”合成二氢吡啶的技术路线，并验证母液套用反应，减少了蒸出有机溶剂等烦琐步骤，旨在为合成二氢吡啶提供参考，并为工业化清洁生产二氢吡啶奠定基础。1材料与方法1.1主要试剂乙醇（AR，天津市大茂化学试剂厂），醋酸铵、乌洛托品、乙酰乙酸乙酯、氢氧化钠、碳酸钠（均为AR，国药集团化学试剂有限公司）。1.2主要仪器UV-2501PC型紫外可见分光光度计（岛津企业管理有限公司），JJ-1型增力电动搅拌器（江苏金坛区中大仪器厂），BS-3000A型电子天平（上海友声衡器有限公司），DZIW型调温电热套（北京市永光明医疗仪器厂），SHZ-2000型循环水真空泵（巩义市予华仪器有限公司），DZF-6050型真空干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）。1.3试验方法1.3.1二氢吡啶的合成将四口瓶接上机械搅拌、温度计和冷凝器，加入15 mL乙醇和20 mL水，将10 g乌洛托品、64 g乙酰乙酸乙酯加入四口瓶中，搅拌全溶后，电热套加热，60 ℃慢速滴加乙酸铵溶液（8 g乙酸铵溶于20 mL水中）和碱性催化剂（在20 ℃下NaOH和Na2CO3均达到饱和的饱和溶液），反应1.5 h，自然降至室温（25 ℃），抽滤，滤饼先用水洗涤再用乙醇洗涤，60 ℃真空干燥2 h，最终得产物二氢吡啶。1.3.2二氢吡啶含量及收率的检测精密取本品约0.l g，置于100 mL量瓶中，加乙醇微温使完全溶解，放冷，用乙醇稀释至刻度，摇匀；精密量取1 mL，置100 mL量瓶中，用乙醇稀释至刻度，摇匀。按照紫外-可见分光光度法（附录0401）[20]，在375 nm波长处测定吸光度，按C13H19NO4的吸收系数283计算。W=A×D×V100×m×E1 cm1% (1)式中：W为二氢吡啶含量（%）；A为吸光度；m为样品质量（g）；V为样品溶液稀释前初始体积（mL）；D为稀释倍数；E1 cm1%为二氢吡啶的标准百分吸收系数，取283。X=m1×W×M2m2×M1×4×100 (2)式中：X为二氢吡啶收率（%）；m1为二氢吡啶质量（g）；W为二氢吡啶含量（%）；M1为二氢吡啶摩尔质量（g/mol）；m2为乌洛托品质量（g）；M2为乌洛托品摩尔质量（g/mol）。2结果与分析2.1物料配比的选择（见表1）10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.24.018.T001表1不同原料配比（n乌洛托品∶n乙酰乙酸乙酯∶n醋酸铵）对产品收率的影响项目1∶4∶0.81∶7∶0.81∶7∶1.21∶10∶1.21∶12∶2收率68.576.175.676.873.6%乌洛托品与醋酸铵水解，可产生反应所需甲醛与氨，生成1 mol二氢吡啶需投入1/6 mol乌洛托品、2 mol乙酰乙酸乙酯与1/3 mol醋酸铵，二氢吡啶反应方程式见图1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.24.018.F001图1二氢吡啶反应方程式由图1可知，在15 mL乙醇与65 mL水体系中，投入不同比例原料50 ℃时进行反应，结果显示，乌洛托品量一定时，增加乙酰乙酸乙酯与醋酸铵的用量，产品收率并无明显增加。综合原料消耗及后期母液套用，拟采用n乌洛托品∶n乙酰乙酸乙酯∶n醋酸铵=1∶7∶0.8投料反应。2.2溶剂比例的选择（见表2）乙酰乙酸乙酯微溶于水，一般可在有机溶剂中参与反应，乙醇价格较低，相对安全，形成醇水混合溶剂，反应完成后，产物直接形成结晶析出，剩余母液可直接套用下批反应，无须进行浓缩回收步骤。采用n乌洛托品∶n乙酰乙酸乙酯∶n醋酸铵=1∶7∶0.8进行投料反应，不添加乙醇时，产物较黏，分散程度较差；乙醇比例较高时，产物溶解较多，影响产物收率；当水比例较高时，乙酰乙酸乙酯溶解较少，反应不充分，产物收率偏低。由表2可知，综合考虑，乌洛托品投料量与溶剂量为1∶3.5~1∶4.5，混合溶剂中水与乙醇占比为V水∶V乙醇=20∶15~30∶15。在反应进行时滴加碱性催化剂，利于反应进行，产物收率可提高至88.6%。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.24.018.T002表2不同溶剂比例（V水∶V乙醇）对产品收率影响项目65∶1530∶1520∶1510∶010∶15收率76.181.984.873.876.4%2.3反应温度的选择（见表3）15 mL乙醇和20 mL水体系中投入10 g乌洛托品、64 g乙酰乙酸乙酯、8 g醋酸铵，在不同温度下滴加碱性催化剂进行反应，观察产物状态，计算产物收率。由表3可知，反应温度越高，产物收率越高，反应温度在60 ℃时，获得产物收率最高。当温度过高时，获得产品颜色较深，收率偏低，可能生成了含碳碳双键或碳氮双键等有色基团的副反应产物。综合考虑，反应温度优选60 ℃。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.24.018.T003表3不同反应温度对产品收率影响项目30 ℃40 ℃50 ℃60 ℃70 ℃80 ℃收率52.658.780.692.286.780.2%2.4反应时间的选择（见表4）15 mL乙醇和20 mL水体系中投入10 g乌洛托品、64 g乙酰乙酸乙酯、8 g醋酸铵，在60 ℃下滴加碱性催化剂进行反应，不同反应时间下，观察产物状态，计算产物收率。由表4可知，时间较短时，反应不充分，影响产物收率；反应时间过长，产物收率并无增加。考虑生产周期及时间成本，反应时间优选1.5 h。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.24.018.T004表4不同反应时间对产品收率影响项目0.5 h1.0 h1.5 h2.0 h收率83.689.391.992.0%2.5母液套用次数选择（见表5）产物析出后剩余母液无须回收利用，补加相应比例溶剂及原料，可直接套用至下批反应。由表5可知，目前母液套用次数达到7次，产品质量符合质量标准，产物收率稳定，此工艺可行，母液最多套用次数还需试验进一步验证。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2023.24.018.T005表5母液套用次数对产品收率影响项目1次2次3次4次5次6次7次收率95.195.092.591.390.891.592.2%3讨论二氢吡啶类化合物的合成主要包括二氢吡啶环的合成及3，5-位酯基侧链的引入。二氢吡啶环由Hanstzch方法合成，可由β-酮酸酯和醛在氨存在下，一步环化形成二氢吡啶环系3，5-位酯基侧链的引入可直接通过Hanstzch环合合成，也可通过酯化法或酯交换得到。目前合成二氢吡啶工艺路线多以氨水、甲醛、乙酰乙酸乙酯为原料或以甲醛、乙酰乙酸乙酯为原料，二乙胺为催化剂，通入氨气得到产物。此种方法不仅收率较低，使用氨水和甲醛均有刺激性气味，对车间操作人员和环境不利。本研究以乌洛托品替代甲醛和浓氨水，便宜、易得的乙醇为溶剂，在乙酸铵作用下，反应时间短，收率高，原料及溶剂无明显刺激作用，后处理简便，创新使用母液套用工艺，既能够提高工艺总收率，还可简化工艺步骤。4结论以乌洛托品、乙酰乙酸乙酯及乙酸铵水溶液为原料，乙醇为溶剂“一锅法”合成二氢吡啶，通过对物料配比、溶剂配比、反应温度、反应时间、母液套用次数等因素研究，确定了二氢吡啶合成的优选工艺为n乌洛托品∶n乙酰乙酸乙酯∶n醋酸铵=1∶7∶0.8进行投料，乌洛托品投料量与溶剂量为1∶3.5~1∶4.5，混合溶剂中水与乙醇占比为V水∶V乙醇=20∶15~30∶15，60 ℃反应1.5 h，经过后处理可获得含量高达98%~103%的二氢吡啶，产物收率可达90%左右，有部分产品残留在母液中，母液可继续套用，既能够提高工艺总收率，还可简化工艺步骤。此工艺操作简单、稳定易行、对设备要求较低、所用的溶剂均可回收利用、对环境污染较小，为工业化生产二氢吡啶奠定基础。