CN102424656A - 一种稳定同位素标记苏丹红ⅰ及其合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种稳定同位素标记苏丹红I及其合成方法。本发明利用有机合成方法，以稳定同位素标记苯为原料，经硝化反应生成稳定同位素标记硝基苯，再和还原剂反应，得到稳定同位素标记苯胺，最后重氮化与萘酚耦合得到稳定同位素标记苏丹红I。与现有技术相比，本发明制备的稳定同位素标记苏丹红I经分离提纯后，化学纯度达98％以上，同位素丰度在98％以上，可充分满足食品安全领域违禁染料检测的需求。

Description

一种稳定同位素标记苏丹红Ⅰ及其合成方法

技术领域

本发明涉及一种新的稳定同位素标记苏丹红I的合成方法，即以稳定同位素标记苯为原料，经硝化、还原、重氮化、耦合，合成稳定同位素标记苏丹红I。

背景技术

苏丹红I，黄色粉末，不溶于水，微溶于乙醇，易溶于油脂、矿物油、丙酮和苯。它是一种化学染色剂，并非食品添加剂。该物质具有偶氮结构，由于这种化学结构的性质决定了它具有致癌性，对人体的肝肾器官具有明显的毒性作用。目前，欧洲发达国家和我国均禁止苏丹红I在食品加工中使用。但是，受利益驱使，违法添加苏丹红的事件屡有发生。为防止苏丹红I进入食物链，政府监控部门需要一种能够快速、准确并很敏感的技术来检测它。

质谱作为目前发展最快的检测技术，在各类残留检测中应用逐渐普及，成为分析和确证实验室必备的检测仪器。由于质谱能够同时提供定性和定量信息，因此发达国家对于食品、饲料中的残留均要求用质谱法来进行检测，并对相关判定标准进行了详细的规定如欧盟的2002/657/EC指令。

稳定同位素稀释质谱法IDMS(Isotope Dilution Mass Spectrometry)是采用与被测物质具有相同分子结构的稳定同位素标记的化合物作为内标物质，用高分辨液相色谱-质谱联用仪(LC/MS)进行检测，通过质谱仪测量相应质量数的离子的比值并与标准的比值比较达到准确定量的目的。采用同位素内标可以有效消除样品在化学和物理的前处理步骤中所引起的回收率差异，从而避免因为样品处理过程的损失对检测结果造成的偏差。

稳定同位素内标的这种特性与LC/MS的高灵敏度和处理复杂样品的能力结合起来，使得色谱/同位素稀释质谱技术被公认为是一种测量微量及痕量有机物的基准方法。而稳定同位素标记苏丹红I的开发成功，将为更准确的定量检测苏丹红I提供标准试剂，从而有效地为我国食品安全领域检测服务。

国内未见同位素标记苏丹红I合成的文献报道，国外仅安东尼德在2008年报道了用氘代苯胺为原料合成苏丹红I-D₅，其所用的的氘代苯胺价格昂贵，并且其合成的苏丹红I-D₅的同位素丰度仅为94.5％，难以达到检测试剂的要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种方法过程简单，稳定同位素原子利用率高的稳定同位素标记苏丹红I及其合成方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种稳定同位素标记苏丹红I，其特征在于，该稳定同位素标记苏丹红I为同位素¹³C标记或同位素D标记苏丹红I，其结构式如下：

其中*表示该处的碳原子为¹³C。

一种稳定同位素标记苏丹红I的合成方法，其特征在于，该方法是将稳定同位素标记苯，经硝化反应生成稳定同位素标记硝基苯，再和还原剂反应，得到稳定同位素标记苯胺，最后重氮化与萘酚耦合得到稳定同位素标记苏丹红I。

苏丹红I-D₅-苯基的合成路线：

苏丹红I-¹³C₆-苯基的合成路线：

所述的稳定同位素标记硝基苯是将摩尔比为1∶(1～5)的稳定同位素标记苯与硝酸，在催化剂作用下，进行反应制得；反应温度为0～80℃，所述催化剂为硫酸、醋酐、醋酸、磷酸、盐酸中的一种或几种混合。

所述的稳定同位素标记苯与硝酸的摩尔比为1∶(1～2)，反应温度为20～60℃，所述催化剂为硫酸或醋酸。

所述的稳定同位素标记苯胺是由稳定同位素标记硝基苯，在溶剂中与还原剂反应生成；所述的稳定同位素标记硝基苯与还原剂的摩尔比为1∶(1～10)，反应温度为0～100℃，所述的溶剂为水、四氢呋喃、二氧六环、乙醇、二氯甲烷中的一种或几种混合，所述的还原剂为H₂、铁粉、锌粉、氯化锡、氢化铝锂或硼氢化钠中的一种或几种混合。

所述的稳定同位素标记硝基苯与还原剂的摩尔比为1∶(1～3)，反应温度为0～50℃，所述的溶剂为四氢呋喃、二氧六环、乙醇中的一种或几种混合，所述的还原剂为H₂、铁粉或硼氢化钠。

所述的重氮化与萘酚耦合得到稳定同位素标记苏丹红I是由稳定同位素标记苯胺，在酸性条件下重氮化，然后与萘酚耦合反应得到；所述的稳定同位素标记苯胺与萘酚的摩尔比为1∶(1～4)，所述的耦合反应的温度为0～50℃，所述的酸性条件为醋酸、盐酸、硫酸或磷酸的一种或几种混合。

所述的稳定同位素标记苯胺与萘酚的摩尔比为1∶(1～2)，所述的耦合反应的温度为0～20℃，所述的酸性条件为盐酸或硫酸的一种或两种混合。

本发明中采用廉价易得的同位素标记苯为起始原料，经硝化、还原后得到同位素标记苯胺，然后经重氮化与萘酚耦合得到稳定同位素标记苏丹红I，同位素丰度达到98％以上，符合检测试剂要求。同时大大降低了生产成本，并且本发明的同位素标记为氘标记和¹³C标记两种，当前文献中只介绍了氘代苯胺为原料合成苏丹红I-D₅，而无¹³C标记合成的介绍，并且本发明合成的同位素丰度达98％以上，文献中介绍的苏丹红I-D₅丰度仅为94.5％。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明采用方法过程简单，稳定同位素原子利用率高。

2、本发明产品易分离提纯，产品化学纯度在98％以上，同位素丰度在98％以上。

3、本发明具有良好经济性和使用价值。

具体实施方式

下面提供的实施例是为了进一步说明本发明，只是表示一种代表例，申请专利范围应该不受实施例所表示的范围限制。

实施例1

一种稳定同位素标记苏丹红I-D₅苯基制备方法，该方法包括以下步骤：

1、稳定同位素标记硝基苯-D₅的制备

在100mL三口烧瓶中加入苯-D₅8.4g，室温滴加35g浓硝酸和浓硫酸的混合液，滴加完毕后升温至40℃，反应2小时，分离、提纯得到淡黄色硝基苯-D₅10.5g，收率82.0％，GC检测，纯度≥98％；质谱检测，丰度≥98atom％D。

2、稳定同位素标记苯胺-D₅的制备

在100mL三口烧瓶中加入硝基苯-D₅6.4g，加入浓盐酸3ml，水10ml，铁粉13g，升温至40℃，反应5小时，分离、提纯得到淡黄色苯胺-D₅4.5g，收率91.8％，GC检测，纯度≥98％；质谱检测，丰度≥98atom％D。

3、稳定同位素标记苏丹红I-D₅-苯基的制备

在100mL三口烧瓶中加入苯胺-D₅9.8g，加入水10ml，加入浓盐酸5ml，0℃下滴加7.6g亚硝酸钠水溶液，滴加完毕后保温5℃反应1小时，待用。

在100mL三口烧瓶中加入萘酚14g，加入20％氢氧化钠25g，5℃搅拌反应1小时，滴加上述重氮液，滴加完毕后，保温反应2小时，分离、提纯得到橘黄色固体苏丹红I-D₅-苯基19.4g，收率76.7％，HPLC检测，纯度≥98％；质谱检测，丰度≥98％atom％D。

实施例2

一种稳定同位素标记苏丹红I-¹³C₆苯基制备方法，该方法包括以下步骤：

1、稳定同位素标记硝基苯-¹³C₆的制备

在100mL三口烧瓶中加入苯-¹³C₆4.2g，40℃滴加30g浓硝酸和浓硫酸的混合液，滴加完毕后升温至60℃，反应1小时，分离、提纯得到淡黄色硝基苯-¹³C₆5.4g，收率84.4％，GC检测，纯度≥98％；质谱检测，丰度≥98atom％¹³C。

2、稳定同位素标记苯-¹³C₆的制备

在100mL三口烧瓶中加入硝基苯-¹³C₆6.45g，四氢呋喃30ml，0℃分批加入硼氢化钠10g，加完后升温至20℃，反应5小时，分离、提纯得到淡黄色苯胺-¹³C₆4.6g，收率92.9％，GC检测，纯度≥98％；质谱检测，丰度≥98atom％¹³C。

3、稳定同位素标记苏丹红I-¹³C₆苯基的制备

在100mL三口烧瓶中加入苯胺-¹³C₆4.95g，加入水10ml，加入浓盐酸3ml，0℃下滴加4g亚硝酸钠水溶液，滴加完毕后保温0℃反应1小时，待用。

在100mL三口烧瓶中加入萘酚7g，加入20％氢氧化钠15g，5℃搅拌反应1小时，滴加上述重氮液，滴加完毕后，保温反应1小时，分离、提纯得到橘黄色固体苏丹红I-¹³C₆9.7g，收率77.6％，HPLC检测，纯度≥98％；质谱检测，丰度≥98％atom％¹³C。

实施例3

一种稳定同位素标记苏丹红I的合成方法，该方法包括以下步骤：

(1)将摩尔比为1∶1的稳定同位素标记苯与硝酸，在催化剂硫酸作用下，进行反应制得稳定同位素标记硝基苯，反应温度为0℃；

(2)稳定同位素标记硝基苯在溶剂水中与还原剂H₂反应生成稳定同位素标记苯胺，所述的稳定同位素标记硝基苯与还原剂的摩尔比为1∶1，反应温度为0℃；

(3)稳定同位素标记苯胺，在醋酸的酸性条件下重氮化，然后与萘酚耦合反应得到稳定同位素标记苏丹红I；所述的稳定同位素标记苯胺与萘酚的摩尔比为1∶1，所述的耦合反应的温度为0℃。

稳定同位素标记苯可以为稳定同位素¹³C标记或稳定同位素D标记。

实施例4

一种稳定同位素标记苏丹红I的合成方法，该方法包括以下步骤：

(1)将摩尔比为1∶5的稳定同位素标记苯与硝酸，在催化剂醋酐作用下，进行反应制得稳定同位素标记硝基苯，反应温度为80℃；

(2)稳定同位素标记硝基苯在溶剂四氢呋喃中与还原剂氢化铝锂反应生成稳定同位素标记苯胺，所述的稳定同位素标记硝基苯与还原剂的摩尔比为1∶10，反应温度为100℃；

(3)稳定同位素标记苯胺，在盐酸的酸性条件下重氮化，然后与萘酚耦合反应得到稳定同位素标记苏丹红I；所述的稳定同位素标记苯胺与萘酚的摩尔比为1∶4，所述的耦合反应的温度为50℃。

稳定同位素标记苯可以为稳定同位素¹³C标记或稳定同位素D标记。

实施例5

一种稳定同位素标记苏丹红I的合成方法，该方法包括以下步骤：

(1)将摩尔比为1∶2的稳定同位素标记苯与硝酸，在催化剂醋酸作用下，进行反应制得稳定同位素标记硝基苯，反应温度为20℃；

(2)稳定同位素标记硝基苯在溶剂二氧六环中与还原剂锌粉反应生成稳定同位素标记苯胺，所述的稳定同位素标记硝基苯与还原剂的摩尔比为1∶3，反应温度为50℃；

(3)稳定同位素标记苯胺，在硫酸的酸性条件下重氮化，然后与萘酚耦合反应得到稳定同位素标记苏丹红I；所述的稳定同位素标记苯胺与萘酚的摩尔比为1∶2，所述的耦合反应的温度为20℃。

稳定同位素标记苯可以为稳定同位素¹³C标记或稳定同位素D标记。

实施例6

一种稳定同位素标记苏丹红I的合成方法，该方法包括以下步骤：

(1)将摩尔比为1∶3的稳定同位素标记苯与硝酸，在催化剂磷酸作用下，进行反应制得稳定同位素标记硝基苯，反应温度为60℃；

(2)稳定同位素标记硝基苯在溶剂二氧六环中与还原剂氯化锡反应生成稳定同位素标记苯胺，所述的稳定同位素标记硝基苯与还原剂的摩尔比为1∶2，反应温度为40℃；

(3)稳定同位素标记苯胺，在磷酸的酸性条件下重氮化，然后与萘酚耦合反应得到稳定同位素标记苏丹红I；所述的稳定同位素标记苯胺与萘酚的摩尔比为1∶3，所述的耦合反应的温度为30℃。

稳定同位素标记苯可以为稳定同位素¹³C标记或稳定同位素D标记。

Claims (8)

1.一种稳定同位素标记苏丹红I，其特征在于，该稳定同位素标记苏丹红I为同位素¹³C标记或同位素D标记的苏丹红I，其结构式如下：

其中*表示该处的碳原子为¹³C。

2.一种根据权利要求1所述的稳定同位素标记苏丹红I的合成方法，其特征在于，该方法是将稳定同位素标记苯，经硝化反应生成稳定同位素标记硝基苯，再和还原剂反应，得到稳定同位素标记苯胺，最后重氮化与萘酚耦合得到稳定同位素标记苏丹红I。

3.据权利要求2所述的稳定同位素标记苏丹红I的合成方法，其特征在于，所述的稳定同位素标记硝基苯是将摩尔比为1∶(1～5)的稳定同位素标记苯与硝酸，在催化剂作用下，进行反应制得；反应温度为0～80℃，所述催化剂为硫酸、醋酐、醋酸、磷酸、盐酸中的一种或几种混合。

4.据权利要求3所述的稳定同位素标记苏丹红I的合成方法，其特征在于，所述的稳定同位素标记苯与硝酸的摩尔比为1∶(1～2)，反应温度为20～60℃，所述催化剂为硫酸或醋酸。

5.据权利要求2所述的稳定同位素标记苏丹红I的合成方法，其特征在于，所述的稳定同位素标记苯胺是由稳定同位素标记硝基苯，在溶剂中与还原剂反应生成；所述的稳定同位素标记硝基苯与还原剂的摩尔比为1∶(1～10)，反应温度为0～100℃，所述的溶剂为水、四氢呋喃、二氧六环、乙醇、二氯甲烷中的一种或几种混合，所述的还原剂为H₂、铁粉、锌粉、氯化锡、氢化铝锂或硼氢化钠中的一种或几种混合。

6.据权利要求5所述的稳定同位素标记苏丹红I的合成方法，其特征在于，所述的稳定同位素标记硝基苯与还原剂的摩尔比为1∶(1～3)，反应温度为0～50℃，所述的溶剂为四氢呋喃、二氧六环、乙醇中的一种或几种混合，所述的还原剂为H₂、铁粉或硼氢化钠。

7.据权利要求2所述的稳定同位素标记苏丹红I的合成方法，其特征在于，所述的重氮化与萘酚耦合得到稳定同位素标记苏丹红I是由稳定同位素标记苯胺，在酸性条件下重氮化，然后与萘酚耦合反应得到；所述的稳定同位素标记苯胺与萘酚的摩尔比为1∶(1～4)，所述的耦合反应的温度为0～50℃，所述的酸性条件为醋酸、盐酸、硫酸或磷酸的一种或几种混合。

8.据权利要求7所述的稳定同位素标记苏丹红I的合成方法，其特征在于，所述的稳定同位素标记苯胺与萘酚的摩尔比为1∶(1～2)，所述的耦合反应的温度为0～20℃，所述的酸性条件为盐酸或硫酸或两种混合。