CN115490578A - 一种碳同位素标记的三氯生的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳同位素标记的三氯生的制备方法，具体是(1)碳同位素标记的2,4‑二氯苯酚溶于醚类溶剂中，加入碱性化合物，在65‑75℃下反应；而后加入5‑氯‑2‑氟‑三氟甲苯，升温至100‑120℃下反应，然后降至室温，滴加硫酸‑水溶液，升温至90‑100℃下继续反应，待反应结束并降至室温后，经过简单后处理得到羧酸中间体M，该中间体无需纯化，可直接用于下一步氧化羧基重排成酚的转化反应；(2)将羧酸中间体M溶于卤代烃溶剂中，加入氧化剂，在室温下反应，然后加入有机酸，继续在室温下反应，待反应结束后淬灭反应，经后处理以及纯化后得到碳同位素标记的三氯生。本发明方法成本较低、合成步骤简洁。
Description
技术领域
本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种碳同位素标记的三氯生的制备方法。
背景技术
三氯生是一种广谱性的抗菌剂，它能够同时对大肠杆菌，金黄色葡萄球菌，白色念珠菌起到抑制效果，同时能够保护有益细菌。由于三氯生良好的抗菌效果，以及稳定的化学性质，被广泛用于肥皂、消毒液、牙膏等日用化学品之中，随着人们的过度使用，其逐渐成为一种随处可见的环境有机污染物，有报道表明其存在潜在的肝毒性效应(Acute ToxicEffect in Four Aquatic Species after Exposure to Triclosan under Different pHConditions，Environmental Science and Technology,2016-04-17)。
环境中的三氯生广泛存在于土壤、水体等环境中，并且会随着生物链进行富集积累。因此，研究三氯生在环境中的归趋研究对评价三氯的生态风险具有重要意义。然而，由于环境体系的基质多样，高度复杂，含量较低，这使得传统的三氯生检测方法存在回收率低，重现性差等分析准确性差，甚至无法分析等困难，如果能合成稳定同位素的三氯生标记物，它即能够作为可靠内标提高分析方法的准确性，同时也可以通过同位素示踪法研究，准确地测定三氯生在环境中的代谢物质转移以及变化。同位素示踪法独有的特异性、灵敏性和简易性均可以得到充分地利用，因此同位素标记的三氯生的合成应用对三氯生在环境中的代谢转化与归趋研究具有不可替代的作用。然而，商业化的三氯生同位素标记物极其昂贵甚至无法获得，商业化的14C的三氯生大约20-25万元/毫克，13C标记的三氯生大约1.0-1.5万元/毫克。
传统的三氯生合成方法往往需要较为苛刻的条件，如在浓硫酸、180℃条件下，容易产生二恶英等致癌物质。此外，往往需要在公斤级的反应规模下才能达到较好的效果，在微量及痕量合成(毫克级别)时由于吸附及副反应等问题很难得到目标产物。由于同位素标记的苯酚以及2,4-二氯苯酚(可由对应同位素标记的苯酚一步氯化制备)价格较高，而同位素标记的三氯生，仅需要毫克级别即可满足环境检测需求，因此发展微量合成同位素标记的三氯生具有重要的研究意义。
专利CN 201910579626.5中采用酮盐催化偶联的方法合成三氯生，虽然产率较高，但其所采用的铜盐在反应之后容易形成悬浊液或乳浊液，对产物造成严重的吸附效果，在大规模制备三氯生时影响较小，而用到微量甚至痕量三氯生的合成时，则会对产物形成较强的吸附作用，使目标产物产率变得很低甚至无法获得目标产物。
本发明为了克服上述同位素标记的三氯生商品化试剂价格昂贵，以及痕量合成过程中产率过低的问题。本发明通过大量实验，从不同的合成策略出发，发展了一条全新的碳同位素标记的三氯生合成方法，可适用于13C标记以及14C标记的三氯生的合成中。
发明内容
为了解决现有同位素标记的三氯生商品化试剂价格昂贵，以及痕量合成过程中产率过低的技术问题，而提供一种碳同位素标记的三氯生的制备方法。本发明方法在痕量合成过程中能够以高收率制得碳-13标记的三氯生或碳-14标记的三氯生。
为了达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种碳同位素标记的三氯生的制备方法，包括如下步骤：
其中*表示碳同位素标记的苯环，即苯环上的6个碳均被碳同位素标记，所述碳同位素为13C或14C；
(1)以碳同位素标记的2,4-二氯苯酚为起始原料，持续搅拌下，将其溶于醚类溶剂中，然后加入碱性化合物，在65-75℃下反应15-45min；而后加入5-氯-2-氟-三氟甲苯，升温至100-120℃下反应6-12h，然后降至室温，滴加硫酸-水溶液，升温至90-100℃下继续反应6-9h，待反应结束并降至室温后，经过简单后处理得到羧酸中间体M；该中间体无需纯化，可直接用于下一步氧化羧基重排成酚的转化反应；
(2)将所述羧酸中间体M溶于卤代烃溶剂中，加入氧化剂，在室温下持续搅拌，然后加入有机酸，继续在室温下持续搅拌反应，待反应结束后淬灭反应，经后处理以及纯化后得到碳同位素标记的三氯生。
进一步地，所述碳同位素标记的2,4-二氯苯酚为2,4-二氯苯酚-13C6标记物或2,4-二氯苯酚-14C6标记物。2,4-二氯苯酚-13C6标记物为现有商品化试剂CAS号1202864-83-2；或者可以由13C-苯酚(CAS：89059-34-7)、或14C-苯酚(CAS：53379-77-4)经过一步法制得，一步法制备过程参见文献RSC Advances,2017,7(22),13467-13472；Journal of LabelledCompounds&Radiopharmaceuticals,1996,38(7),645-650。
进一步地，步骤1中所述醚类溶剂为乙二醇单乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚中的一种，所述碱性化合物为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铯中的一种。
进一步地，步骤2中所述卤代烃溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷中的一种，所述氧化剂为三氟过氧乙酸或过氧苯甲酸，所述有机酸为三氟乙酸或三氯乙酸；所述淬灭反应采用甲醇或乙醇。
进一步地，步骤2中加入所述氧化剂后，在室温20-35℃下持续搅拌3-6h；加入所述有机酸后，在室温20-35℃下持续搅拌反应1-3h。
进一步地，步骤1中所述碳同位素标记的2,4-二氯苯酚、所述碱性化合物、所述5-氯-2-氟-三氟甲苯的摩尔量之比为1:(1-1.5):(1-1.2)；所述碳同位素标记的2,4-二氯苯酚与所述醚类溶剂的用量比例为0.01-0.05mol/L；所述硫酸-水溶液为体积比1:2的浓硫酸和水的混合溶液，所述硫酸-水溶液与所述醚类溶剂的体积比为1:5。
进一步地，步骤2中所述羧酸中间体M、所述氧化剂、所述有机酸的摩尔量之比为1:(1.1-1.3):(4-6)；所述羧酸中间体M与所述卤代烃溶剂的用量比例为0.01-0.05mol/L。
进一步地，步骤1中所述简单后处理的过程是：待反应结束并降至室温后，加水稀释，采用二氯甲烷萃取，有机相合并后采用硫酸钠干燥，然后浓缩除去有机，得到白色固体即为羧酸中间体M，步骤1产物的收率为86-94wt％。
再进一步地，所述加水稀释所用水的量是所述醚类溶剂体积的10-20倍。
进一步地，步骤2中所述后处理及纯化过程为：采用二氯甲烷稀释，水洗，合并有机相，经浓缩至干后，采用二氯甲烷复溶，进硅胶柱层析纯化，收集含有产物的洗脱液，浓缩除去溶剂后得到白色固体即为碳同位素标记的三氯生，步骤2产物的收率为65-72wt％，具体所述三氯生为13C同位素标记的三氯生(13C-TSC)或14C同位素标记的三氯生(14C-TSC)。
有益技术效果：本发明方法所涉及的原料廉价易得，合成步骤简洁，后处理分离提纯操作步骤简单，总收率高，能够大大降低碳同位素标记三氯生的生产时间和生产成本，本发明方法获得的碳同位素标记的三氯生生产成本可控制在1000元/10-20mg以内；本发明方法的碳同位素标记的三氯生能够作为三氯生准确定量检测的内标物使用，可校正回收率，为研究三氯生在环境中的归趋行为奠定基础。
附图说明
图1为实施例1制得的5-氯-(2,4-二氯苯(13C)氧基)苯酚(13C-TSC)的Q-TOF高分辨质谱图。
图2为实施例1制得的5-氯-(2,4-二氯苯(13C)氧基)苯酚(13C-TSC)的核磁共振氢谱图。
图3为实施例1制得的5-氯-(2,4-二氯苯(13C)氧基)苯酚(13C-TSC)的核磁共振碳谱图。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例和附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的数值不限制本发明的范围。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
以下实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定；若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、或相关企业提出的标准要求进行。除非另有说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。
实施例1
一种碳同位素标记的三氯生(13C-TSC)的制备方法，包括如下步骤：
(1)以0.1mmol(16.8mg)2,4-二氯苯酚-13C6标记物(商品化试剂，CAS号1202864-83-2)为起始原料，溶于2.0mL乙二醇单甲醚溶剂中，然后加入0.1mmol(5.6mg)的氢氧化钾，在70℃下进行反应15min，然后加入0.11mmol(21.8mg)的5-氯-2-氟-三氟甲苯(商品化试剂，CAS号89634-74-2)；将反应温度升至110℃并在此温度下搅拌6h；然后降至室温，缓慢滴加0.4mL的硫酸-水溶液(浓硫酸和水的体积比为1:2)，并升至90℃搅拌反应8h，反应结束后，将反应降至室温，加入30mL水稀释，二氯甲烷萃取(20mL×3次)，合并有机相，硫酸钠干燥，浓缩除去溶剂，得到28.1mg白色固体，此为羧酸中间体M，羧酸中间体M的收率为87wt％；该中间体无需进一步纯化，将直接用于下一步氧化羧基重排成酚的转化反应；
(2)将28.1mg(约0.087mmol)上述反应得到的羧酸中间体M溶于2.0mL二氯甲烷溶液中，在搅拌下加入0.10mmol三氟过氧乙酸(TFPAA)，然后将反应液在室温25℃下搅拌4h；然后加入0.5mmol的三氟乙酸，继续在室温25℃下搅拌2h，反应结束后，在搅拌条件下加入1mL乙醇淬灭反应，最后将反应液用二氯甲烷(50mL)稀释，水洗(5mL×3次)，有机相经浓缩至干，二氯甲烷复溶后进行硅胶柱层析纯化(石油醚:二氯甲烷＝1:30)，收集含有产物的洗脱液，浓缩除去溶剂后得到17.0mg的白色固体，经分析表征鉴定，此为目标产物13C同位素标记的三氯生(13C-TSC)，最终产物收率66wt％。
最终产物13C-TSC质谱图如图1所示，数据如下：(ESI,[M-H]-)：292.9638。
最终产物13C-TSC的核磁共振氢谱如图2所示，数据如下：Bruker 500MHz 1H NMR(500MHz,CDCl3)：7.48(s,1H,Ar-H),7.24-7.20(m,1H,Ar-H),7.06(s,1H,Ar-H),6.96-6.90(m,1H,Ar-H),6.84-6.78(m,1H,Ar-H),6.68-6.64(m,1H,Ar-H),5.69(s,1H,Ar-OH)。
最终产物13C-TSC的核磁共振碳谱如图3所示，数据如下：13C NMR(125MHz,CDCl3):150.4,147.4,142.2,130.7,130.1,129.9,128.3,126.3,120.8,120.6,118.1,117.0。
实施例2
一种碳同位素标记的三氯生(13C-TSC)的制备方法，包括如下步骤：
(1)以0.2mmol 2,4-二氯苯酚-13C6标记物(商品化试剂，CAS号1202864-83-2)为起始原料，溶于10mL乙二醇单乙醚溶剂中，然后加入0.3mmol的氢氧化钾，在65℃下进行反应30min，然后加入0.24mmol的5-氯-2-氟-三氟甲苯(商品化试剂，CAS号89634-74-2)；将反应温度升至100℃并在此温度下搅拌10h，然后降至室温，缓慢滴加2mL的硫酸-水溶液(浓硫酸和水的体积比为1:2)，并升至100℃搅拌反应9h，反应结束后，将反应降至室温，加入100mL水稀释，二氯甲烷萃取(50mL×3次)，合并有机相，硫酸钠干燥，浓缩除去溶剂，得到59.4mg白色固体，此为羧酸中间体M，羧酸中间体M的收率为92wt％；该中间体无需进一步纯化，将直接用于下一步氧化羧基重排成酚的转化反应；
(2)将59.4mg(0.184mmol)上述反应得到的羧酸中间体M溶于5.0mL三氯甲烷中，在搅拌下加入0.22mmol过氧苯甲酸，然后将反应液在室温32℃下搅拌2h；然后加入1mmol的三氟乙酸，继续在室温32℃下搅拌2h，反应结束后，在搅拌条件下加入1mL甲醇淬灭反应，最后将反应液用二氯甲烷(50mL)稀释，水洗(5mL×3次)，有机相经浓缩至干，二氯甲烷复溶后进行硅胶柱层析纯化(石油醚:二氯甲烷＝1:30)，收集含有产物的洗脱液，浓缩除去溶剂后得到39.1mg的白色固体，经分析表征鉴定，目标产物为13C同位素标记的三氯生(13C-TSC)，最终产物收率72wt％。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种碳同位素标记的三氯生的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
其中*表示碳同位素标记的苯环，所述碳同位素为13C或14C；
(1)以碳同位素标记的2,4-二氯苯酚为起始原料，持续搅拌下，将其溶于醚类溶剂中，然后加入碱性化合物，在65-75℃下反应15-45min；而后加入5-氯-2-氟-三氟甲苯，升温至100-120℃下反应6-12h，然后降至室温，滴加硫酸-水溶液，升温至90-100℃下继续反应6-9h，待反应结束并降至室温后，经过简单后处理得到羧酸中间体M；该中间体无需纯化，可直接用于下一步氧化羧基重排成酚的转化反应；
(2)将所述羧酸中间体M溶于卤代烃溶剂中，加入氧化剂，在室温下持续搅拌，然后加入有机酸，继续在室温下持续搅拌反应，待反应结束后淬灭反应，经后处理以及纯化后得到碳同位素标记的三氯生。
2.根据权利要求1所述的一种碳同位素标记的三氯生的制备方法，其特征在于，所述碳同位素标记的2,4-二氯苯酚为2,4-二氯苯酚-13C6标记物或2,4-二氯苯酚-14C6标记物。
3.根据权利要求1所述的一种碳同位素标记的三氯生的制备方法，其特征在于，步骤1中所述醚类溶剂为乙二醇单乙醚、乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚中的一种，所述碱性化合物为氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铯中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种碳同位素标记的三氯生的制备方法，其特征在于，步骤2中所述卤代烃溶剂为二氯甲烷、二氯乙烷、三氯甲烷中的一种，所述氧化剂为三氟过氧乙酸或过氧苯甲酸，所述有机酸为三氟乙酸或三氯乙酸；所述淬灭反应采用甲醇或乙醇。
5.根据权利要求1所述的一种碳同位素标记的三氯生的制备方法，其特征在于，步骤2中加入所述氧化剂后，在室温20-35℃下持续搅拌3-6h；加入所述有机酸后，在室温20-35℃下持续搅拌反应1-3h。
6.根据权利要求1所述的一种碳同位素标记的三氯生的制备方法，其特征在于，步骤1中所述碳同位素标记的2,4-二氯苯酚、所述碱性化合物、所述5-氯-2-氟-三氟甲苯的摩尔量之比为1:(1-1.5):(1-1.2)；所述碳同位素标记的2,4-二氯苯酚与所述醚类溶剂的用量比例为0.01-0.05mol/L；所述硫酸-水溶液为体积比1:2的浓硫酸和水的混合溶液，所述硫酸-水溶液与所述醚类溶剂的体积比为1:5。
7.根据权利要求1所述的一种碳同位素标记的三氯生的制备方法，其特征在于，步骤2中所述羧酸中间体M、所述氧化剂、所述有机酸的摩尔量之比为1:(1.1-1.3):(4-6)；所述羧酸中间体M与所述卤代烃溶剂的用量比例为0.01-0.05mol/L。
8.根据权利要求1所述的一种碳同位素标记的三氯生的制备方法，其特征在于，步骤1中所述简单后处理的过程是：待反应结束并降至室温后，加水稀释，采用二氯甲烷萃取，有机相合并后采用硫酸钠干燥，然后浓缩除去有机，得到白色固体即为羧酸中间体M。
9.根据权利要求8所述的一种碳同位素标记的三氯生的制备方法，其特征在于，所述加水稀释所用水的量是所述醚类溶剂体积的10-20倍。
10.根据权利要求1所述的一种碳同位素标记的三氯生的制备方法，其特征在于，步骤2中所述后处理及纯化过程为：采用二氯甲烷稀释，水洗，合并有机相，经浓缩至干后，采用二氯甲烷复溶，进硅胶柱层析纯化，收集含有产物的洗脱液，浓缩除去溶剂后得到白色固体即为碳同位素标记的三氯生，具体所述三氯生为13C同位素标记的三氯生或14C同位素标记的三氯生。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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