CN102086175A - 氘代苄嘧磺隆和中间体2-胺基-4,6-二氘代甲氧基嘧啶以及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及两种含有同位素的新化合物，3-(4，6-二氘代甲氧基嘧啶-2-基)-1-(2-甲氧羰基苯基)磺酰脲(简称：氘代苄嘧磺隆D6)及其氘代核心单元2-胺基-4，6-二氘代甲氧基嘧啶。氘代苄嘧磺隆D6是以氘代核心单元为原料通过进一步合成而制备的，两种新化合物的特点是分子中两个甲氧基上是六个氘原子，氘代化合物在化学结构上与除草剂苄嘧磺隆是相同的，普遍使用在农药、农残、环境的检测中做为内标物，氘代苄嘧磺隆及其氘代核心单元是通过核磁共振氢谱、高效液相色谱-质谱和液相色谱鉴定和检测。介绍了氘代苄嘧磺隆及其中间体氘代核心单元和制备方法。

Description

氘代苄嘧磺隆和中间体2-胺基-4,6-二氘代甲氧基嘧啶以及制备方法

发明领域

本发明涉及两种含有同位素的新化合物，3-(4，6-二氘代甲氧基嘧啶-2-基)-1-(2-甲氧羰基苯基)磺酰脲(简称：氘代苄嘧磺隆D6)及其氘代核心单元2-胺基-4，6-二氘代甲氧基嘧啶。氘代苄嘧磺隆D6是普遍使用在农药、农残、环境的检测中做为内标物，介绍了氘代苄嘧磺隆及其中间体氘代核心单元和制备方法。

背景技术

食品是人类生活中最为重要的基础物质，食品安全问题是关系到人体健康和国计民生的重大问题。近年来随着农牧业持续高速的发展，化肥、农药、兽药、生长调节剂等农用化学品的大量使用为农牧产业带来了巨大的经济效益，由此引发的食源性危害越来越明显，因此，对污染监测与评估及其对健康的影响效应的研究责任重大，整个科学研究系统的关键在于对农残的定量分析。而对于目前一些公认的重要食源性危害，在检测技术方面，不少尚属空白或不能够完善，不能满足食品安全控制的需要。

技术问题

随着液相色谱-质谱(LC-MS)联用技术的推广使用，已成为现代分析手段中必不可少的组成部分。高效的分离纯化手段：液相色谱(LC)与高选择性、高灵敏度的检测设备：质谱(MS)结合，可对复杂样品进行精确分析，显著提高信噪比，降低检测限，提高准确度。但是往往因为缺乏合适的氘代试剂不得不采用外标法检测，此法的准确性受进样重复性和实验条件稳定性的影响而误差较大。如果能够制备于农药结构相同的氘代化合物，那么在使用液质检测时可采用内标法，内标法是一种间接或相对的校准方法，在分析测定样品中某组分含量时，加入氘代内标物质以校谁和消除出于操作条件的波动而对分析结果产生的影响，以提高分析结果的准确度。

农残检测用到的氘代标准物质是通过特殊方法合成的高纯度氘代化合物，该类化合物的合成通常选用有限的氘代试剂作为原料在化合物中引入固定数量的氘，氘代标准物质需要达到较高的氘取代率，并且氘的取代位置需要在惰性基团上，要有相当的稳定性，不会因环境及常水的影响而与氢发生交换，而且作为标准品需要达到很高的纯度，以及可靠的含量测定值。氘代合成在技术上有相当大的难度，与通常的有机合成方法相比较，氘代合成关键需要克服三大技术难题。其一，由于氘代试剂的种类有限，通常较难选择合适的氘代合成原料，因此合成工作可能需要通过一些非常规方法和反应条件较为苛刻的反应路线；其二，由于氘取代化合物和氢取代化合物在现有分离技术条件下几乎无法分离，因此在氘代合成中必须保证氘取代完全，并且只含有微量相应的氢取代杂质；其三，在质量研究方法中，常规方法很难控制氘代化合物的质量，需要用到很多较为特殊的结构确证及含量测定方法。

发明内容

近年来大量新型农药的问世，如新型磺酰脲类高效除草剂，该类农药残留期长，在土壤中不易降解，而且对非靶植物的毒性特别高。不仅会对后茬作物造成危害，严重时还可能对生物多样性乃至整个生态系统带来严重威胁。农药为防治农业病虫草害，保证作物高产发挥着巨大的作用，但是农药绝大部分是有毒物质，其中有些是剧毒物质，有些虽然急性毒性较低，但却具有慢性毒性或“三致”(致癌、致畸、致突变)效应，或具有环境激素效应。农药造成的危害是长期的，后果是很严重的。

本专利通过发明人大量科学实验研究，成功实现了磺酰脲类农药苄嘧磺隆的稳定氘代化合物的制备，并对其质量研究的方法学进行实验验证，制定了相应质量研究方法。通过专利方法制备的氘代苄嘧磺隆(D6)的化学纯度和同位素光谱纯度均能够满足做为内标物进行农残检验的要求。

发明人通过试验发明了一种含有同位素氘的苄嘧磺隆化合物，其特征在于，该化合物分子中含有六个同位素氘。

上述所述的化合物，其特征在于，是由2-胺基-4，6-二氘代甲氧基嘧啶制备所得。

上述所述的化合物，其特征具有式1结构：

式1

上述所述的化合物，其特征在于，化合物的同位素氘的取代率大于95％。

上述所述的化合物，其特征在于，化合物的通过液相色谱检测其化学纯度大于90％。

上述所述的化合物的制备方法，其特征在于：(1)2-胺基-4，6-二氯嘧啶为起始原料，在碱性条件下与氘代甲醇反应得到2-胺基-4，6-二氘代甲氧基嘧啶；(2)邻甲氧甲酰基苄磺酰胺与光气反应得中间体异氰酸酯；(3)中间体异氰酸酯再与2-胺基-4，6-二氘代甲氧基嘧啶缩合得氘代苄嘧磺隆。

氘代苄嘧磺隆是由具有式2结构的中间体制备而成：

式2

上述所述的中间体的制备方法，其特征在于，以2-胺基-4，6-二氯嘧啶为起始原料，在碱性条件下与氘代甲醇反应得到。

新型磺酰脲类高效除草剂苄嘧磺隆

结构式：

化学名：3-(4，6-二甲氧基嘧啶-2-基)-1-(2-甲氧羰基苯基)磺酰脲

分子式：C₁₆H₁₈N₄O₇S

相对分子量：410.40

通过大量实验研究，实现了氘代吡嘧磺隆的合成：

氘代苄嘧磺隆

结构式：

化学名：3-(4，6-二氘代甲氧基嘧啶-2-基)-1-(2-甲氧羰基苯基)磺酰脲

分子式：C₁₆H₁₂D₆N₄O₇S

相对分子量：416.40

氘代核心单元结构：

氘代化合物制备方法：

氘代核心单元的制备：

以2-胺基-4，6-二氯嘧啶为起始原料，在碱性条件下与氘代甲醇反应，得到2-胺基-4，6-二氘代甲氧基嘧啶，反应历程如下：

氘代苄嘧磺隆的制备：

邻甲氧甲酰基苄磺酰胺与光气反应得异氰酸酯再与2-胺基-4，6-二氘代甲氧基嘧啶缩合得氘代苄嘧磺隆，反应历程如下：

氘代化合物含量测定方法

高效液相色谱条件：流动相∶甲醇-水(66∶34)，色谱柱：C18 5μm 100A  250mm×4.6mm，检测波长：254nm  流速：1ml/min，进样体积：20μl  柱温：25℃

对照品溶液的制备：取本品的样品约2.5mg，精确称定，置50ml的容量瓶中，用流动相溶解并稀释至刻度，摇匀，被测样品的浓度约为50μg/ml。

样品溶液的制备：取本品的对照品约2.5mg，精确称定，置50ml的容量瓶中，用流动相溶解并稀释至刻度，摇匀，被测样品的浓度约为50μg/ml。

测定步骤：取本品约2.5mg，精确称定，按上述的样品溶液的制备方法进行处理，取样品溶液20μl注入液相色谱仪，记录色谱图。另取上述的对照品溶液，同法测定。按归一化法以峰面积计算。

数据处理方法：样品的液相色谱图主峰的保留时间应该和对照品一致。样品的液相色谱图经色谱工作站自动积分，记录实验数据，按照归一化法以峰面积计算含量。

氘代化合物结构确证和同位素纯度测定方法

实验仪器和方法：

实验仪器：300M核磁共振Bruker-300，氘代苄嘧磺隆样品以及对照品：苄嘧磺隆(标准物质，计量院标准物质研究中心提供)

测定步骤：取对照品适量，用氘代氯仿充分溶解，测试记录核磁共振氢谱图。另取样品适量，同法测定，比对样品和对照品的图谱数据，并对样品被氘取代的目标氢化学位移处微量氢共振信号进行放大对信号峰进行积分。

图谱解析和数据处理方法：

图谱解析：

核磁共振氢谱峰归属

数据处理方法：

按照如下公式计算样品的同位素纯度：

A_D：样品被氘取代的目标氢——两个甲基峰(-OCH₃)化学位移约为δ3.6～3.8处微量氢共振信号峰积分面积

A_H：样品苄基位亚甲基(-CH₂-)化学位移约为δ5.2～5.4处氢共振信号峰积分面积

附图说明

本发明通过参照以下所述的附图进行说明。

图1对照品：2-胺基-4，6-二甲氧基嘧啶核磁共振氢谱。

图2氘代化合物：2-胺基-4，6-二氘代甲氧基嘧啶核磁共振氢谱。

图3氘代化合物：2-胺基-4，6-二氘代甲氧基嘧啶液相纯度图谱。

图4氘代化合物：氘代苄嘧磺隆(D6)液相纯度图谱

图5对照品：苄嘧磺隆核磁共振氢谱。

图6氘代化合物：氘代苄嘧磺隆(D6)核磁共振氢谱。

图7氘代化合物：氘代苄嘧磺隆(D6)液相-质谱联用图谱

具体实施方式

实施例1：氘代核心单元2-胺基-4，6-二氘代甲氧基嘧啶的制备

在装有搅拌、冷凝管的50ml三颈瓶中加入1g金属钠，再将10ml氘代甲醇置于恒压滴液漏斗，视沸腾情况缓慢滴入瓶中。待金属钠完全反应完，加入2g精制的2-胺基-4，6-二氯嘧啶，加热至70℃回流反应6小时。反应完之后自然降至室温，过滤，然后将滤液减压浓缩，蒸出甲醇，再加入6ml水，析出白色固体。所得产品过滤后用水洗，干燥，称重得产品1.25g

氘代核心单元纯度评价方法：

本实验所制备的2-胺基-4，6-二氘代甲氧基嘧啶进行高效液相色谱方法纯度分析，用液相色谱归一化法计算纯度。

氘代核心单元结构确证评价方法：

氘代核心单元：2-胺基-4，6-二氘代甲氧基嘧啶的结构确证使用300MHz核磁共振氢谱方法，2-胺基-4，6-二氘代甲氧基嘧啶和2-胺基-4，6-二甲氧基嘧啶对照品分别进行测试，比对确证结构。

实施例2：氘代苄嘧磺隆的制备

在装有搅拌、冷凝管的50ml三颈瓶中加入邻乙氧甲酰基苄磺酰胺1.15g，六次甲基二胺0.02g和重蒸的干燥二甲苯10ml，再将0.54g固体三聚光气溶于6ml重蒸干燥的二甲苯置于恒压滴液漏斗，整个系统需要蔽光隔绝空气并用氮气保护，并加装干燥装置和尾气吸收系统。将反应瓶用油浴加热，至反应物料温度90℃，开始缓慢滴加三聚光气的二甲苯溶液，大约用三小时完成滴加，然后再回流反应2小时。

反应完之后自然降至室温，过滤，然后将滤液减压浓缩，蒸出大部分二甲苯，降至室温再加入30ml二氯甲烷和0.62g氘代2-胺基-4，6-二甲氧基嘧啶，置于搅拌器室温搅拌48小时。反应完毕时瓶内有白色固体产生，减压过滤，所得产品用少量甲苯、二氯甲烷和水洗涤，最后干燥，称重得产品1.15g。

技术效果

使用本专利的氘代苄嘧磺隆做为内标物，通过液相-质谱联用仪器测定农残的方法与传统的外标法相比测量误差大幅度降低，以下通过对土壤的磺酰脲类农残检测数据来说明专利技术和现有技术之间的差别。

从上表可以看出，本发明明显具有使得现有技术中的缺陷得到改进的技术效果，具体体现在氘代试剂做内标物的方法显著提高了农残检测的灵敏度、准确度、精密度和痕量检测可信度等，与此同时氘代同位素内标物的使用显著提高了痕量农残的检测效率和简化了测试步骤，充分适用于各种农残检测任务并满足环境和食品等相关法规对检测分析的要求。

Claims (8)

1.一种含有同位素氘的苄嘧磺隆化合物，其特征在于，该化合物分子中含有六个同位素氘。

2.权利要求1所述的化合物，其特征在于，是由2-胺基-4，6-二氘代甲氧基嘧啶制备所得。

3.权利要求1所述的化合物，其特征具有式1结构：

式1。

4.权利要求1所述的化合物，其特征在于，化合物的同位素氘的取代率大于95％。

5.权利要求1所述的化合物，其特征在于，化合物的通过液相色谱检测其化学纯度大于90％。

6.权利要求1所述的化合物的制备方法，其特征在于：(1)2-胺基-4，6-二氯嘧啶为起始原料，在碱性条件下与氘代甲醇反应得到2-胺基-4，6-二氘代甲氧基嘧啶；(2)邻甲氧甲酰基苄磺酰胺与光气反应得中间体异氰酸酯；(3)中间体异氰酸酯再与2-胺基-4，6-二氘代甲氧基嘧啶缩合得氘代苄嘧磺隆。

7.一种含有同位素氘的化合物，其特征具有式2结构：

式2。

8.权利要求7所述的化合物的制备方法，其特征在于，以2-胺基-4，6-二氯嘧啶为起始原料，在碱性条件下与氘代甲醇反应得到。

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