氨基甲酸酯类化合物

氨基甲酸酯类化合物（精选8篇）

氨基甲酸酯类化合物 第1篇

氨基甲酸甲酯 (methyl carbamate, MC) 属于氨基甲酸酯类农药, 广泛存于发酵食品中, 无色无味, 常温下呈白色晶体状, 碱性和高温下易分解, 沸点为177℃。MC是多位点致癌物, 可诱发肺肿癌、肝癌、皮肤癌等疾病[9,10]。鉴于MC的广泛存在性和危害性, 必须采取措施除去或减少食物中的MC, 保障人们身体健康。但是由于MC的相对分子质量较小, 分子结构特征不明显, 在食品中对其分离具有一定难度[11]。将分子印迹技术应用于固相萃取或M2Ps膜, 可实现对食品中MC的去除。关于MC分子印迹技术, 经查核未见文献报道。本研究采用本体聚合法, 以MC为印迹分子, 氯仿为溶剂, 丙烯酰胺为功能单体, 乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂, 采用分子印迹技术合成对MC具有选择识别的一种新型聚合物。通过色谱评价了该聚合物的选择性和吸附性。

1 实验部分

1.1 试剂及仪器

实验试剂:偶氮二异丁腈 (AIBN) 、ɑ-甲基丙烯酸 (ɑ-MAA) 、丙烯酰胺 (AM) 、丙烯酸 (AA) 、二甲基丙烯酸乙二酯 (EGDMA) 、甲醇、冰乙酸、甲苯, 分析纯, 成都市科龙化工试剂厂;乙腈 (色谱纯) , 上海化学试剂总厂附属上海试剂厂;氯仿 (分析纯) , 重庆川东化工有限公司;氨基甲酸甲酯 (MC, 99.0%) , 上海奉贤奉城试剂厂。

实验仪器:傅立叶变换红外光谱仪 (Frontier Near/Mid-IR Std) , 美国珀金埃尔默 (PerkinElmer) 公司;扫描电子显微镜 (VEGA 3SBU) , 捷克TESCAN公司;三重四级杆气质联用仪 (Trace1310-TSQ 8000) , 美国热电 (Thermo-fisher) 公司;超声波清洗机 (AS10200B) , 天津奥特赛恩斯仪器有限公司;电子天平 (AR1140) , 梅特勒-托利多仪器 (上海) 有限公司;电子恒温水浴锅 (DZKW-4) , 北京中兴伟业仪器有限公司。

1.2 氨基甲酸甲酯MIPs的制备

准确称取MC (模板分子, 1mmoL) 、丙烯酰胺 (功能单体, 4.0mmoL) 溶于10mL氯仿 (致孔剂) 中, 置于振荡器中振荡30min, 使模板分子与功能单体充分作用。然后加入乙二醇二甲基丙烯酸酯 (交联剂, 20mmoL) 、40.0mg偶氮二异丁腈 (引发剂) , 充分混溶后超声15min, 通氮气15min。将密封好的锥形瓶放入58℃恒温水浴锅中聚合24h, 得到分子印迹聚合物。将获得的聚合物用研钵磨碎, 经200目筛子筛分后, 用滤纸包裹置于索氏提取器中, 9∶1 (V∶V) 甲醇/冰乙酸溶液作为萃取溶剂, 保持萃取器中每30min产生1次虹吸现象, 连续萃取48h, 并在过程中更换3次萃取液, 确保洗至无模板分子, 再用甲醇洗至中性, 放入真空干燥箱中控制温度60℃干燥15h, 即得到所需聚合物 (imprinted polymers, MIPs) 。

空白聚合物 (non-imprinted polymers, NIPs) 的合成方法同上, 不加模板分子MC。

1.3 MC分子印迹索氏提取洗脱条件的选择

称取未洗脱模板分子的聚合物60.0mg, 置于25mL比色管中, 加入一系列配制好的甲醇-冰乙酸 (1∶9-9∶1) 10mL, 控制振荡器温度25℃, 振荡1h后, 取上清溶液经0.45μm过滤头过滤后用气质联用仪 (GC-MS) 测定。

1.4 GC-MS条件分析

色谱柱:TG—1701MS;色谱柱填料:14%氰丙苯基, 86%二聚硅氧烷;色谱柱最大温度:260℃/280℃;进样口温度:220℃;程序升温:40.0℃, 保持1min, 以30.0℃/min上升至150℃, 保持1min, 再以10.0℃/min上升至200℃, 保持10min;进样模式:Split分流;分流比:20.0L载气为高纯氮气 (99.999%) 、流速:1.200mL/min;进样量:1μL。

离子源为EI源, 离子源温度:280℃;电力能量:50eV;扫描方式:全扫描 (full scanning) 。

1.5 MIPs红外光谱表征

对MC印迹聚合物 (MIPs) 和非印迹聚合物 (NIPs) 进行红外光谱表征 (4000~400cm-1) , 采用KBr压片法, 通过分析红外光谱图中不同基团的伸缩振动峰来判断模板分子与功能单体是否发生键合反应, 以及索氏提取对模板分子的洗脱效果。

1.6 MIPs扫描电镜表征

扫描电子显微镜 (SEM) 是电子经过电磁透镜成束, 利用入射电子和样品表面物质相互作用所产生的2次电子和背射电子成像, 从而获得样品表面围观组织结构、形貌信息。首先将印迹分子聚合物利用SBC-12离子溅射仪进行喷金处理, 再有VEGA 3SBU型扫描显微镜 (SEM) 对其表面结构、形貌、粒径进行分析。

1.7 MIPs平衡吸附实验

准确称取MIPs 90.0mg于25mL比色管中, 加入10mL50~600mg·L-1的MC标准溶液, 放入振荡器内震荡15h (180r/min) , 控制温度25℃。上清溶液经过0.45μm过滤头过滤后用气质联用仪 (GC-MS) 测定。同时做空白印迹聚合物NIPs对MC标准溶液的平衡结合实验。

1.8 MIPs选择性实验

为了验证聚合物对模板分子的选择性, 对异丙威、速灭威、仲丁威进行了选择性实验。准确称取90.0mg MC-MIPs于比色管中, 分别加入10mL浓度为300mg·L-1氨基甲酸酯类农药标准溶液。放入振荡器中振荡15h (180r/min) , 控制温度25℃。上清溶液经过0.45μm过滤头过滤后用气质联用仪 (GC-MS) 测定计算其吸附量。

2 结果与讨论

2.1 制备MIPs的影响因素

2.1.1 功能单体的选择

功能单体在分析印迹过程中起着十分重要的作用, 它不仅要与模板分子相互作用, 而且带有的烯键可与交联剂形成聚合物网络。聚合反应完成后, 烯类残基则是网络骨架的一部分, 除去模板分子后, 识别空腔表面则是排列有序的功能基团。

聚合物制备步骤按1.2, 改变功能单体类型, 选择甲基丙烯酸 (MAA) 、丙烯酸 (AA) 、丙烯酰胺 (AM) 作为功能单体制备不同的聚合物, 并对聚合物进行索氏提取除去模板分子, 考察各MIPs对初始浓度均为15mg·L-1的模板分子MC吸附性影响, 利用GC-MS测定。并同时制备对应功能单体NIPs, 做空白对照。其结果如图1。以丙烯酰胺为功能单体制备的分子印迹聚合物对MC的吸附量较高。

2.1.2 功能单体、模板分子、交联剂用量选择

为确保聚合反应时模板分子与功能单体更多的共价作用, 溶液中功能单体的量过少, 其结合位点太少, 导致识别性能差。然而, 溶液中若存在过多的功能单体, 则聚合时会剩余大量的功能基团, 导致印迹聚合物的非特异性吸附大大增加, 从而降低了聚合物的选择性。交联剂EGDMA则控制聚合物的交联度刚性, 若加入过少, 其刚性不足。加入过多, 聚合物过硬, 不便研磨。分别考察不同比例对模板分子的吸附性能影响, 同时制备相应空白印迹聚合物 (NIPs) , 做空白对照。吸附初始浓度均为15mg·L-1的MC标液, 用GC-MS测定其吸附量, 结果如图2。实验选择模板分子、功能单体、交联剂摩尔比例为1∶4∶20时, 分子印迹聚合物对相应的模板分子吸附量最大。

2.1.3 MIPs索氏提取洗脱液条件选择

印迹分子在实际应用之前, 需要去除聚合物中的模板分子, 常用索氏提取法连续萃取。在索氏提取过程中, 为将模板分子MC尽量洗脱出, 需选择合适的洗脱液进行索氏提取。洗脱液一般是选择对模板分子溶解性大, 以便模板分子尽量被洗脱下来, 同时又不破坏聚合物的结构, 因此选用甲醇与冰乙酸的混合溶液作为提取液。

实验中讨论甲醇不同含量, 其结果如图3。分析表明洗脱液组成为甲醇:冰乙酸=9∶1 (V∶V) 时, 将模板分子MC洗脱效果更好。

2.2模板分子-功能单体分子模拟构象

模板分子与功能单体作用的强弱会直接影响分子印迹聚合物的选择性和亲和性。作用越强, 聚合物对模板分子的亲和性越高。因此, 在实验前通过分子模拟软件Molecular Operating Environment构建丙烯酰胺 (AM) 与氨基甲酸甲酯 (MC) 两种化合物的分子模型, 功能单体与模板分子可能形成氢键如图4。分析可知MC的-NH2更容易与羧基-C=O发生较强的氢键, 并通过氢键形成稳定的复合物。

2.3 MIPs红外分析

分别对MC、印迹聚合物和非印迹聚合物进行红外光谱分析, 其结果如图5。由图5可知, a为MC的光谱图, b为非印迹聚合物 (NIPs) 的光谱图, c为印迹聚合物 (MIPs) 的光谱图。在NIPs (b) 和MIPs (c) 中均为出现MC (a) 相同的红外峰, 说明索氏提取过程已将模板分子洗脱干净。MIPs (c) 与NIPs (b) 光谱图基本一致, 说明印迹过程没有发生化学键的生成和断裂, MC与功能单体之间是以非共价键作用的。而MIPs在3400cm-1附近出现较强的峰可能是羧酸基团中的-OH伸缩振动峰;1730cm-1左右出现的峰为-C=O的伸缩振动。进一步说明了MC、EC中的-NH2和-C=O与丙烯酰胺产生了氢键的作用。

2.4 扫描电镜分析

对印迹分子和非印迹分子进行扫描电镜分析, 放大倍数为20000倍, 分析图如图6。从图中, NIPs扫描电镜图a与MIPs扫描电镜图b比较可看出:NIPs表面都较为光滑, 而MIPs表面则更为粗糙, 存在较多蜂窝型空穴, 说明模板分子与功能单体相互作用, 经过索氏提取洗脱, 内部形成了大量与模板分子相匹配的空穴, 而非印迹聚合过程中并没有加入模板分子, 因此不能明显看到空穴。

2.5 MIPs吸附平衡实验

为了评价合成的印迹聚合物对相应模板分子MC的结合能力, 在吸附试验中测定恒温下聚合物对50~600mg·L-1浓度范围内的MC吸附量 (Q) 随浓度的变化曲线。步骤按1.7进行, 其结果如图7。分析可知:随着MC浓度的增加, 单位质量分子印迹聚合物的吸附量也增加, 结果明显看出相同条件下, 印迹分子聚合物的吸附量大于非印迹聚合物的吸附量, 可得出结论印迹聚合物中存在大量特异结合位点。

2.6 MIPs吸附选择性

为了考察MIPs对模板分子MC的选择吸附性能, 用制备的MC分子印迹聚合物分别吸附浓度为300mg·L-1的其它氨基甲酸酯类农药, 如异丙威、速灭威和仲丁威。实验结果如图8。数据表明, MIPs对MC、异丙威、速灭威和仲丁威的吸附量分别为:12.12mg·g-1、2.35mg·g-1、3.49mg·g-1, 3和12mg·g-1, 可以看出MC模板分子制备的分子印迹聚合物对MC的吸附量远远大于其它农药。

3 结论

采用本体聚合法制备了MC分子印迹聚合物, 并通过对聚合物制备条件的优化, 结果表明, 选用丙烯酰胺为功能单体, n (模板分子) ∶n (功能单体AM) ∶n (交联剂EGDMA) =1∶4∶20时, MIPs对MC的吸附性能最佳。平衡吸附实验及选择性实验证明, MIPs通过功能单体与模板分子之间氢键作用, MIPs表现对MC有良好的吸附性能。此聚合物对MC的吸附明显大于其它氨基甲酸酯类农药。该制备方法具有简便、MIPs均匀、特异性强、可长期使用等特点。有望成为固相萃取剂, 对食品中的MC残留进行富集、分离及分析。

参考文献

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[10]Dirk W.[J].Journal of Chromatography A, 2006, 981 (1180) :116-119.

氨基甲酸酯类化合物 第2篇

氨基甲酸酯类杀虫药常见的商品名为"万灵""快灵"就我院从2005年12月-2010年12月共收治急性氨基甲酸酯杀虫药中毒患者30例的治疗分析如下。

1．临床资料

1．1一般资料: 治疗对象30例 男12例 女18例 年龄5-65岁，10岁以下1例，11-2岁6例 21-35岁13例 36-49岁8例 >50岁2例.

1．2中毒途径和时间: 体表接触中毒6例 自服22例 误服2例 口服农药中毒距来院抢救时间<30分钟12例，30分钟-90分钟14例 >2小时2例。参照内科学诊断急性氨基甲酸酸类杀虫药中毒标准：轻度4例 中度10例 重度16例。

2．治疗方法

2．1切断毒源: 口服者立即用清水洗胃，必要时24小时内重复数次。体表接触中毒者彻底清洗皮肤，洗头，更换受污染的衣物。

2．2导泻、利尿、补液 促进已被吸收毒物的排泄。用20%甘露醇250ml品服导泻，也可应用25%硫酸镁，使用呋噻咪利尿，同时注意水电解质、酸碱平衡。24小时补液量2000-2500ml，并根据心功能情况调整液体用量。

2．3抗胆碱药物阿托品的应用: 早期足量阿托品给，后给予维持量，连用3-5天。

2．4防止并发症 :防治急性肺水肿、降颅压防治脑水肿，预防感染，呼吸衰竭、尿潴留，必要情况可采用换血治疗，如发生呼吸衰竭及早应用呼吸机也是抢救成功的关键所在。

3．结果

治愈28例（93.3%）,死亡2例（7.14%），发生阿托品过量10例（35.71%）。平均住院时间7-10天。

4．讨论

氨基甲酸酯类杀虫药的立体结构式与乙酰胆碱相似，可与胆碱酯酶的阴离子部位和酯解部位结合，形成可逆性的复合物，即氨基甲酰化胆碱酯酶，使其失去水解乙酰胆碱的活力，引起乙酰胆碱蓄积，刺激胆碱能神经兴奋，发生相应的临床表现。但氨基甲酰化胆碱酯酶易水解，使胆碱酯酶活性于4小时左右自动恢复。

根据本文30例中毒患者病例分析：（1）胆碱酯酶活力测定对急性氨基甲酸酯类杀虫药中毒有诊断价值，但60-120分钟后基本恢复正常，这可作为与急性有机磷中毒鉴别的依据之一。（2）胆碱酯酶一般60-120分钟基本恢复正常。胆碱酯酶复活剂对氨基甲酸酯类杀虫药引起的胆碱酯酶无复活作用，且可出现副作用，禁用。（3）抗胆碱药物阿托品治疗有效，口服氨基甲酸酯类杀虫药30-60分钟，均有不同程度的意识障碍，瞳孔缩小，双肺闻及水泡音，口鼻涌出白色泡沫样分泌物。应用阿托品50-100mg后患者意识状态改善，肺底水泡音消失，口鼻分泌物消失，瞳孔扩大。阿托品化量明显小于急性有机磷中毒所应用的量。（4）本病发生阿托品过量10例，均以开始应用时间隔时间短用量大药物累积增加所致，故阿托品要根据病情用量，適当延长间隔时间更好观察防治阿托品过量。（5）此杀虫药作用迅速，口服后10-30分钟出现中毒症状，30分钟到1小时达到高峰，迅速出现昏迷、肺水肿、呼吸衰竭等，超过2小时就可能危及生命。故洗胃要及早进行，并彻底清洁洗胃防止残留后再次发病，必要时24小内可重复洗胃。（6）急性氨基甲酸酯类杀虫药中毒后24小时可排泄90%以上，如果及时抢救治疗后意识转清后，严重的并发症少，几乎无反跳现象发生。（7）有2例是误服1例10岁以下的儿童，1例为50岁以上患者，因此必须加强农药的管理，切断毒源。（8）大多数人都是自服轻生，应给予重视做好心理疏导，加强陪护和亲人的关爱。

（9）体表接触者均因防护措施不当，且农药吸收时间较长所致，应加强防护。（10）有2例死亡均系自服农药药量较大，时间超过2小时，出现深昏迷、重症肺水肿、休克、循环衰竭，虽经积极抢救但未成功。

总之急性氨基甲酸酯类杀虫药中毒患者抢救成功率高，不易反跳，预后好，住院时间短。作用迅速，口服30-60分钟即出现昏迷、急性肺水肿、呼吸衰竭等中毒症状。宜就近就医，争取抢救时间。阿托品治疗有效。要防治阿托品过量。洗胃要彻底，必要时24小时内重复洗。及时清洁被污染的衣物防止再次中毒。禁用胆碱酯酶复活剂。如发生呼吸衰竭及早应用呼吸机大大提高抢救的成功率。

氨基甲酸酯类化合物 第3篇

1 合成路线

其合成文献报道较少,其中文献[3,4]以对异丙基甲苯为原料经硝化、还原、乙酰化、氧化、溴化、水解得到目标产物,如图1所示。

该方案从路线选择上看非常经济,但是在合成过程中发现用高锰酸钾做氧化时产生了较大的杂质,经分离鉴定,杂质是异丙基的次甲基位被氧化成了叔醇,能一直带到目标产物里面而很难除掉。本文参考文献[5,6,7,8,9]设计出以下路线,以间异丙基苯胺为起始原料,与水合氯醛、盐酸羟胺反应后,经Sandmeyer法环合得异丙基取代的靛红衍生物,再经溴化、氧化得到目标产物,如图2所示。

该路线步骤短,各步产物易于纯化分离,原料易得,成本低廉。在环合时生成的异构体也很容易在后面步骤中除掉,所以,本文采用此方案进行目标产物的合成。

2 实验部分

2.1 仪器和试剂

仪器: HPLC(Agilent 1200C);YRT-3熔点仪;FT-IR型红外光谱仪(KBr压片);Bruker 400 MHz型核磁共振仪;Agilent 1100 ESI/MS型质谱仪。

主要试剂:间异丙基苯胺(分析纯),上海化学试剂四厂;与水合氯醛(分析纯),上海南翔试剂有限公司;盐酸羟胺(化学纯),上海南翔试剂有限公司;NBS(分析纯),国药集团化学试剂有限公司;双氧水(化学纯),济南乐奇化工有限公司。

2.2 实验过程

2.2.1 间异丙基肟基乙酰苯胺(2)的合成[10]

依次向2000 mL反应瓶中投入1600 g水、426 g无水硫酸钠、53 g水合三氯乙醛、39 g间异丙基苯胺的盐酸盐、71 g盐酸羟胺。升温至35℃,然后在在35~40 ℃保温30 min。保温毕,升温至60 ℃,在60~65 ℃保温4 h。保温毕,冷却至20~25 ℃。抽滤,100 g水洗。60~65 ℃热风干燥至水分≤3%,得黄色固体化合物2(59.5 g,收率100%,HPLC≥95%)。

IR(KBr),ν(cm-1):3503,3383,3203,1672,1302,1252。 ESI-MS m/z:207[M+H]+。

1H NMR(D2O,DMSO),δ(ppm):9.01(s,1H,OH),8.01(s,1H,NH),7.52(s,1H,ArH),7.47(d,1H, ArH),7.17(t,1H, ArH),6.88(d,1H,ArH),6.81(s,1H,CH),3.13(m,1H,CH),1.30(s,6H,2CH3)。

2.2.2 6-异丙基-靛红(3)的合成[11]

向500 mL反应瓶中投入178.5 g浓硫酸。升温至80 ℃。在内温80~85 ℃分多次加入59.5 g化合物2,大约30~60 min加完。加毕,在80~85 ℃保温1 h。保温毕,冷却至20~25 ℃。将反应液≤25 ℃下慢慢滴入到装有266 g二氯甲烷、357 g冰水(一半冰一半水)的混合液中。滴毕,搅拌10 min后分层。水层再用133 g二氯甲烷提取一次。合并二氯甲烷层加入30 g无水硫酸镁干燥1 h。抽滤,67 g二氯甲烷洗涤。得棕色液体化合物3二氯甲烷溶液(折纯大约51.8 g,收率95%,HPLC≥85%,异构体10%)。不经处理直接用于下步反应。

2.2.3 5-溴-6-异丙基-靛红(4)的合成[12]

在1000 mL反应瓶中内投入一批化合物3二氯甲烷溶液(以51.8 g计),冷却至20 ℃。在内温20~25 ℃分多次加入48.8 g NBS。加毕,20~25 ℃保温16 h。取样用THF溶解HPLC反应终点,若未反应完全补加2.5 g NBS,继续搅拌至反应完全。反应完全后加水160 g,搅拌1 h。冷却至0~5 ℃,保温1 h。抽滤,依次用80 g 冰的二氯甲烷和60 g水洗涤。湿品于60~65 ℃热风烘干,得红色固体化合物4(41.9 g,收率57%,纯度≥85%,异构体10%)。

2.2.4 2-氨基-4-异丙基-5-溴苯甲酸(5)的合成

在1000 mL四口瓶中内投入600 g水、60 g化合物4、17.9 g氢氧化钠,搅拌。在冰水冷却下,内温20~25 ℃滴加50.7 g双氧水。大约0.5~1 h滴完。滴毕,20~25 ℃保温1 h,保温毕,抽滤,100 g水洗涤。抽毕,加入100 g二氯甲烷,搅拌10 min,分层,弃去二氯甲烷层,水层在冰水冷却下于内温≤25 ℃滴加盐酸,调pH至3~4。调毕,20~25 ℃搅拌30 min,复测pH值不变后抽滤,100 g水洗涤。湿品于60~65 ℃真空干燥至干燥失重≤0.5%,得目标产物2-氨基-4-异丙基-5-溴苯甲酸(41.7 g,收率72%,HPLC≥99%)。mp 190~191.5 ℃(文献[4] mp 191~192 ℃)。1H NMR(D2O,DMSO),δ(ppm):11.01(s,1H,OH), 7.98 (s,1H,ArH),6.43(s,1H,ArH), 4.0(S,2H,NH2),3.13(m,1H,CH),1.29(s,6H,2CH3)。IR(KBr),ν,(cm-1):3500,3380,3200,1670,1300,1251。ESI-MS m/z:259[M+H]+。

2.3 结果与讨论

文献报道的合成路线共6步,总收率28%,本工艺合成路线仅4步,总收率39%,本工艺有比较大的优势。

在文献报道的合成路线中,涉及到硝化、高压加氢等高危操作,而现合成路线避开了这些,整个工艺条件温和,操作简单,对设备要求低,更符合绿色、环保的合成理念 。

在文献报道的合成路线中,高锰酸钾做氧化时产生了较大的杂质,经分离鉴定,杂质是异丙基的次甲基位被氧化成了叔醇,能一直带到目标产物里面而很难除掉,只能用柱层析,难以实现工业化生产,而本工艺能避免这样的问题。

化合物4的制备过程中,由于苯环上的取代是离子反应,所以斥电子基异丙基的存在有利于苯环上的取代,与此同时,我们发现通过控制NBS的加入速度,产物中的异构体的纯度能得到比较满意的结果。

3 结 论

采用新的合成路线得到了2-氨基-4-异丙基-5-溴苯甲酸,结构得到确证。总收率39%,远高于文献报道的28%。该方法具有合成路线短,原料易得,条件温和,成本更低廉的优点,具有良好的工业化应用前景。

摘要：以间异丙基苯胺为起始原料,与水合氯醛、盐酸羟胺反应后,经Sandmeyer法环合、溴化、氧化得到目标化合物2-氨基-5-溴-4-异丙基苯甲酸。目标化合物的结构经红外光谱、1H NMR和MS确证。该合成方法具有原料易得,合成路线短,操作简单,生产成本低廉的优点,总收率由文献报道的28%提高到39%,更适合工业化生产。

氨基甲酸酯类化合物 第4篇

关键词：3,5-二氨基对氯苯甲酸异丁酯,化学添加剂,合成

前言

3,5-二氨基对氯苯甲酸异丁酯是一种用于高分子材料合成过程的化学添加剂。2002-2003年间仪征市东方化工有限公司率先研制出一套可用于生产的合成路线并成功申请了专利,使得该物质能够成功投入生产。

本课题重点考察了硝化、酯化、还原三步反应中第三步还原反应中氯化亚锡还原法还原制备3,5-二氨基对氯苯甲酸异丁酯的各项工艺条件,通过反应中各物料配比、溶剂、反应温度、反应时间和粗产品处理工艺等各方面因素进行讨论与分析,来确定最优的反应条件。具体合成路线如下(图1-1)所示:

一、实验部分

1. 仪器

熔点测定仪:YRT-3熔点测定器(温度计未校正);核磁共振仪:Bruker AV-500型核磁共振仪,TMS为内标;质谱仪:Agilent 1100型ESI/MS质谱仪。

2. 试剂

对氯苯甲酸,硫酸,硝酸,异丁醇,二氯亚锡,还原铁粉,冰醋酸,无水甲醇,乙酸乙酯,无水碳酸钠,甲苯,正己烷(所用试剂均为市售AR)。

3.3,5-二氨基对氯苯甲酸异丁酯的合成

(1)3,5-二硝基对氯苯甲酸的合成

取500m L三颈瓶,向装有搅拌器、回流冷凝管的三颈瓶中加入硫酸(260m L,2.6mol),温度稳定后边搅拌边加入对氯苯甲酸(40g,0.26mol),用恒压滴液漏斗滴加硝酸(95m L,0.98mol),温度控制在85-95℃。滴加完毕后将反应体系升温至95℃,保温回流4h。反应完全后,倒入装有冰水混合物的大烧杯中,冷却冰析。将混合液抽滤,所得粗品用无水甲醇进行重结晶,用布氏漏斗抽滤,称得产物质量为52.6g,经计算产率为84%,m.p.159-162℃。

(2)3,5-二硝基-4-氯苯甲酸异丁酯的合成

取500m L三颈瓶,向三颈瓶中加入异丁醇(280m L,3.03mol),开启搅拌器,边搅拌边加入上一步反应的硝化料(52.6g,0.21mol),向混合溶液中滴加5g的浓硫酸,控制反应油浴温度105-110℃,恒温回流3h。反应完全后,自然冷却,析出浅黄色晶状物,布氏漏斗抽滤。所得粗品用无水甲醇进行重结晶,得白色针状晶体样的纯品,称得产物质量为55.6g,经计算产率为86.2%,m.p.91-94℃。

(3)3,5-二氨基-4-氯苯甲酸异丁酯的合成

将酯化产物3,5-二硝基-4-氯苯甲酸异丁酯(10g,0.033mol)置于250m L三颈瓶中,再加入氯化亚锡(67g,0.297mol;摩尔比1:9),加入适量甲醇溶解,反应体系于80℃下恒温回流5h左右,剩余溶液用饱和碳酸钠溶液调p H=7,所得溶液过滤,少量甲苯冲洗滤饼,所得粗品用正己烷重结晶,待产物析出后,用布氏漏斗抽滤。称得产物质量为5.4g,经计算产率为67.3%,m.p.84.3-89.2℃。

二、结果与讨论

1.3,5-二硝基-4-氯苯甲酸的制备讨论

该步反应我们主要研究了硝酸与对氯苯甲酸的投料比对反应产率的影响。反应条件:对氯苯甲酸(40g,0.26mol)、硫酸(260m L,2.6mol)、反应温度95℃。

由表2-1可以看出,当其他反应条件一致时,反应物投料比对反应产率的影响很明显,增加反应物投料比,产物的收率明显增加,当投料比(摩尔比)为3.8:1时,产率最高;当硝酸量继续增大时,产物收率几乎不再有明显变化。综合考虑实验成本,故取硝酸与对氯苯甲酸投料比为3.8:1最为适宜。

2.3,5-二硝基-4-氯苯甲酸异丁酯的制备讨论

酯化反应是一个平衡反应。因此,该步反应我们主要探讨异丁醇与硝化物投料比对酯化反应的影响。反应条件:3,5-二硝基对氯苯甲酸(52.6g,0.21mol)、浓硫酸5g、反应时间3 h、温度105-110℃。

由表2-2可以看出,异丁醇的充分过量才能保证酯化反应的完全进行。故我们进行了对原料配料比反应产率影响的研究。由上表2-2可以看出,当异丁醇与3,5-二硝基-4-氯苯甲酸投料比(摩尔比)为14:1时,产物收率为86.2%为最大值,故醇的投量以采用n(异丁醇):n(硝化物)=14:1为宜。

3.3,5-二氨基-4-氯苯甲酸异丁酯的制备讨论

本论文将3,5-二硝基-4-氯苯甲酸异丁酯(1 0 g,0.033mol)在反应温度为80°C,反应时间为5h下,分别用不同的3,5-二硝基-4-氯苯甲酸异丁酯与氯化亚锡的摩尔比,考察了3,5-二硝基-4-氯苯甲酸异丁酯与氯化亚锡的摩尔比对产物的影响。

结果如表2-3所示。从表中可以看出,投料比为1:9时,原料基本反应完全。故3,5-二硝基-4-氯苯甲酸异丁酯与氯化亚锡的摩尔比为1:9时较为合理。

三、结论

本实验经多次确定了一条原料便宜易得、合成时间较短、操作简便可靠的工艺路线,以对氯苯甲酸为原料,经硫酸硝酸混酸进行硝化反应得到3,5-二硝基对氯苯甲酸,再与异丁醇在硫酸的催化下发生酯化反应得到3,5-二硝基对氯苯甲酸异丁酯,最后在甲醇环境中经氯化亚锡还原成3,5-二氨基对氯苯甲酸异丁酯。

参考文献

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[8]李继忠.对甲苯磺酸催化合成乙酸正丁酯[J].合成化学,2003,11(5):457-458.

氨基甲酸酯类化合物 第5篇

国内外报道的主要合成路线有:(1)以间氟苯甲酸为原料,在-10～30 ℃用混酸硝化,硝化物加氢催化还原制得2-氨基-5-氟苯甲酸,酯化得到2-氨基-5-氟苯甲酸甲酯[5]。

(2)以3-氟苯甲酸为原料,利用氯化亚砜进行酰化,再与甲醇进行酯化,得到3-氟苯甲酸甲酯。该中间体与混酸进行硝化,得到2-硝基-5-氟苯甲酸甲酯[6],再用Pd/C和H2进行低压还原,从而获得目标产物。

(3)以5-氟-2-溴甲苯为原料,催化剂存在下,酸性溶液中用氧气进行氧化,分离得到5-氟-2-溴苯甲酸,然后再与氨气在70～180 ℃反应,最终得到2-氨基-5-氟苯甲酸,酯化得到2-氨基-5-氟苯甲酸甲酯[7]。

(4)以4-氟苯胺为原料,经与水合氯醛和盐酸羟胺缩合得到N-(4-氟苯基)-2-(羟基亚胺)乙酰胺,再在浓硫酸中进行环化反应生成5-氟-1-H-吲哚-2,3-二酮,最后在碱性条件下用双氧水氧化得2-氨基-5-氟苯甲酸,酯化得到2-氨基-5-氟苯甲酸甲酯[7]。

综观其合成路线,路线(1)含酸废水多,收率不高。文献没有提出解决硝化、酯化收率低的措施。路线(2)总收率仅40%,含酸废水多,不利于工业化生产。路线(3)所用原料5-氟-2-溴甲苯价格高,有两步反应需要加压,因而工业化难度大。路线(4)相对收率较高,反应过程比较温和,易于工业化,但含酸废水较多。

经过对以上路线的分析、归纳、总结、整理,本文提出了一条合成2-氨基-5-氟苯甲酸甲酯的工艺路线,路线具有工业化价值,并解决了工业上存在的批量小、产品质量差,含酸废水多等问题。

我们设计的2-氨基-5-氟苯甲酸甲酯反应流程如下:

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

3-氟苯甲酸、甲醇、甲苯、Pd/C、浓硫酸、发烟硝酸(均为工业品)。

GC 9160气相色谱仪;LC-10A液相色谱仪;GC-MS气质联用仪。

1.2 实验方法

1.2.1 2-硝基-5-氟苯甲酸的合成

向250 mL的干燥四口烧瓶中加入55 g(0.39 mol)3-氟苯甲酸粉末,390 g 98%硫酸,搅拌,再用冰机将反应液冷冻至-10 ℃以下,保持反应瓶内物料在0～5 ℃之间,然后滴加已配制好的60 g混酸(30 g 98%硫酸和30 g 95%以上的硝酸),控制瓶内物料温度在0～5 ℃之间。滴加完毕,在0～5 ℃之间保温反应5 h,停止冷冻,搅拌使料液缓慢升温至室温。室温下搅拌12 h,有大量固体析出。

采用特制耐酸砂芯过滤[8]至干。将粗品固体加入盛有250 mL冰水混合物的四口烧瓶中,维持水解温度在5 ℃以下,搅拌水解2 h。水解完毕,抽滤,再用250 mL含碳酸钠的冷水溶液洗涤1次,抽滤至干。80 ℃下烘干12 h。称重68.7 g,含量98.3%(HPLC),收率92.9%,m.p.135～137 ℃。

1.2.2 2-硝基-5-氟苯甲酸甲酯的合成

向500 mL的干燥四口烧瓶中加入56.5 g(含量98.3%,0.3 mol)2-硝基-5-氟苯甲酸,250 mL甲苯,138 g甲醇,1 g磷钨酸酯催化剂,搅拌升温至回流,分出的甲苯-甲醇-水进行体外循环分子筛除水,循环反应12 h,高效液相色谱检测2-硝基-5-氟苯甲酸几乎反应完毕。停止反应,蒸出甲醇和甲苯。降温至40 ℃,加入250 mL甲苯和100 mL水,搅拌溶解。分次加入碳酸钠粉末,中和未反应的酸。冷却至室温,静置分层,水相用50 mL甲苯洗涤2次,合并有机相,水洗至中性,减压浓缩,得黄色油状液体58.3 g,产品GC含量98%,收率95.6%。

1.2.3 2-氨基-5-氟苯甲酸甲酯的合成

将50.8 g 2-硝基-5-氟苯甲酸甲酯(含量98%,0.25 mol),2 g 10%钯-碳,300 mL甲醇加入500 mL的高压反应釜,用氮气置换2次,再用氢气置换3次。最后通氢气入高压反应釜,保持在压力≤1 MPa,温度≤65 ℃时反应。当压力不再下降后,保压1 MPa 1 h。卸压,出料。过滤钯-碳催化剂,滤液浓缩,得红色液体。

用1∶1(g∶mL)甲苯重结晶,得淡黄色沙状颗粒39.3 g,m.p.34～36 ℃,产品GC>99%,HPLC>98.5%,收率91.6%。GC-MS:57(10.4),83(10.9),90(9.8),110(22.7),137(100),169(55.5);1H-NMR(300 MHz in CDCl3,ppm)8.5,8.2,7.3(C-H),5.7(NH),3.8(CH3);IR(cm-1):3455,3360,2950,2925,2855,1690,1630,1560,1463,1430,1375,1341,1239,1189,1131,1089,970,889,830,785,715,655,520。

2 结果与讨论

2.1 2-硝基-5-氟苯甲酸的合成

文献[4]分别进行了3-氟苯甲酸的先酯化后硝化和先硝化后酯化的实验,分析结果见表1。

由表1数据可看出,不论先酯化后硝化,还是先硝化后酯化,收率低的步骤都是硝化反应。我们对硝化反应收率低的原因进行了全面分析,发现其原因是:(1)副产2-硝基-3-氟苯甲酸增加,降低了主产物2-硝基-5-氟苯甲酸的收率;(2)3-氟苯甲酸的转化率低,是因为固体产品生成后,硝化试剂与3-氟苯甲酸的接触几率降低;(3)2-硝基-5-氟苯甲酸产品在稀硫酸溶液中有一定的溶解度,造成产品随含硫酸废水被处理掉了;(4)此外,作为溶剂的硫酸仅使用1次就被水解了,造成大量浓硫酸浪费,同时也产生大量含酸废水,难于处理,造成环境污染。

针对以上情况,我们采取以下措施:

(1)增大浓硫酸作为溶剂的用量,降低反应温度,控制反应体系长时间在0～5 ℃之间反应,最后随反应自然升温至室温再反应一段时间,这样就能降低副产2-硝基-3-氟苯甲酸的比例(粗品HPLC检测可控制在1.65%左右)。

(2)同时改进搅拌桨叶形状,加快搅拌速度,增加硝化试剂与3-氟苯甲酸的接触几率,这样就能提高3-氟苯甲酸向主产物2-硝基-5-氟苯甲酸转化的转化率。

(3)经过特制耐酸砂芯过滤后,去掉了粗产品2-硝基-5-氟苯甲酸中的绝大部分浓硫酸。固体物再进行水解时,极大降低了硫酸的浓度,因而也就降低了产品在硫酸中的损失,提高了主产物2-硝基-5-氟苯甲酸的收率;主产物2-硝基-5-氟苯甲酸经冰水洗涤后,副产2-硝基-3-氟苯甲酸含量仅为0.17%。

(4)浓硫酸中产品的过滤是难度很大的,文献很少提及,工业化报道的案例就更少。虽然1次使用硫酸量大,但套用次数多,因而平均起来,每次用硫酸的量比文献要少很多。高浓度的硫酸处理比低浓度的容易。含酸废水也相应减少很多。经过特制耐酸砂芯过滤后的浓硫酸仍然可以套用数次,收率变化不大。

由表2可知,采取措施后的硝化反应主产物含量高,收率好,杂质含量少,最终提高了产品收率。故采用该方法。

3.2 2-硝基-5-氟苯甲酸甲酯的合成

用羧酸和醇合成酯类的直接酯化反应是可逆平衡反应。酯化反应体系中水的存在对2-硝基-5-氟苯甲酸酯化反应的转化率有较严重的影响,其主要原因是水分的存在会使2-硝基-5-氟苯甲酸甲酯水解,从而抑制酯化反应的进行。

在实验过程中,我们通过跟踪,分析反应体系中的水分含量和2-基-5-氟苯甲酸的转化率。实验表明,当反应体系中水分达到2%时,2-硝基-5-氟苯甲酸转化率达到60%左右反应即达到平衡;当反应体系中水分为0.5%左右时,2-硝基-5-氟苯甲酸转化率达到75%左右反应即达到平衡;当反应体系中水分达到0.1%左右时,2-硝基-5-氟苯甲酸转化率可达到97%以上。因此,降低反应体系中的水分是提高2-硝基-5-氟苯甲酸酯化反应转化率的关键。

同时,我们对2-硝基-5-氟苯甲酸酯化反应的分水方式进行了改进,试验了一般文献介绍的直接分水方式、分子筛体系内脱水方式、分子筛体系外连续脱水方式和硅胶体系外连续脱水方式,分析结果见表3。

由表3可知:(1)采用脱水剂比直接分水更有利于除去体系内的水分,有利于酯化反应;(2)体系外连续脱水比体系内脱水更有利于酯化反应。硅胶、分子筛均具有脱水功能,但从脱水深度看,分子筛脱水要好于硅胶。而脱水剂的脱水深度直接影响了2-硝基-5-氟苯甲酸的转化率和2-硝基-5-氟苯甲酸甲酯的合成总收率。

由于反应溶剂需要重复使用,因此溶剂中水分含量的控制是影响2-硝基-5-氟苯甲酸的转化率和2-硝基-5-氟苯甲酸甲酯合成收率的关键因素。在实验中采用五氧化二磷脱水,可以保证甲苯中水分含量低于0.1%,2-硝基-5-氟苯甲酸的转化率和2-硝基-5-氟苯甲酸甲酯的合成总收率均达到90%以上。故采用该方法。

3 结论

以3-氟苯甲酸为原料,采用先硝化后酯化的方式,通过实验确定了硝化反应体系最佳温度为0～5 °C,提高搅拌速度和改变搅拌叶形状以及采用过滤可以提高硝化反应的收率。此外,采用五氧化二磷作脱水剂,提高了酯化反应的转化率,进而提高反应中主产物的总收率。采用本路线合成的2-氨基-5-氟苯甲酸和2-氨基-5-氟苯甲酸甲酯收率高,且在工业制备过程中简便、安全,是比较理想的工业化生产路线。

摘要：以3-氟苯甲酸为原料,通过硝化、酯化和还原反应,成功得到目标产物2-氨基-5-氟苯甲酸甲酯。通过比较不同的合成方法,确定了一条理想的合成反应路线:3-氟苯甲酸先与混酸进行硝化,再与甲醇酯化,最后经还原得2-氨基-5-氟苯甲酸甲酯。在给定的理想反应条件下,总收率达到81%。通过熔点测试、红外、核磁、质谱确定结构,产品含量GC>99%,LC>98.5%。该路线解决了工业上存在的批量小、产品质量差等问题,具有工业化价值。

关键词：3-氟苯甲酸,2-硝基-5-氟苯甲酸,2-氨基-5-氟苯甲酸甲酯,合成

参考文献

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[7]梁诚.芳香族含氟中间体合成技术进展[J].有机氟工业,2007,(3):45-50.

氨基甲酸酯类化合物 第6篇

目前关于草莓中农药残留检测已有不少报道[2,3,4], 但是检测农药主要集中在有机磷农药和菊酯类农药, 氨基甲酸酯类农药鲜见报道。本文采用乙腈直接提取, 固相萃取净化, 浓缩定容后直接高效液相色谱上机测定, 该方法前处理步骤简单, 并且可以同时测定7种氨基甲酸酯农药, 对于掌握草莓中氨基甲酸酯农药残留状况, 具有一定的指导意义。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

Waters 2695型高效液相色谱仪, 配有FLD检测器 (美国沃特世公司) , 柱后衍生系统 (Pickering公司) , 1%电子天平 (Precisa公司) 、T-25 basic匀浆机 (IKA公司) 、MULTIVAPTM118氮吹仪 (Organomation公司) , ASPEC XL4全自动固相萃取仪 (法国吉尔森公司) , XW-80A旋涡混合器 (上海精科公司) 。

前处理用乙腈、氯化钠、甲醇、二氯甲烷均为分析纯, 广州化学试剂厂生产;氨基柱固相萃取小柱 (500 mg 6 m L) , 美国supelco公司生产;最终定容用甲醇为色谱纯, 默克公司生产;0.22μm尼龙滤膜, 天津津腾实验室设备有限公司生产;柱后衍生试剂氢氧化钠溶液、OPA稀释溶液、邻苯二甲醛和巯基乙醇均为Pichering公司生产。

涕灭威亚砜、涕灭威砜、灭多威、3-羟基克百威、涕灭威、克百威、甲萘威7种氨基甲酸酯农药标准品均购自农业部环境保护科研监测所, 浓度均为100 mg/L, 使用前用色谱纯甲醇将其稀释成所需浓度的校正曲线混标工作液。

1.2 试验方法

1.2.1 样品的提取与净化。

称取捣碎后的草莓样品25.0 g, 加入50.0 m L乙腈中, 高速匀浆2 min, 过滤到装有6 g氯化钠的100 m L具塞量筒中, 剧烈震荡3 min, 室温静置20 min待用。

从具塞量筒吸取10.00 m L乙腈提取液到烧杯中, 80℃水浴加热, 杯内通入氮气, 蒸发至近干, 加入2 m L甲醇+二氯甲烷 (1+99) 溶解残渣, 待净化。

氨基柱预先用4 m L甲醇+二氯甲烷 (1+99) 预淋洗活化, 待溶液到达柱吸附层表面时, 立即加入待净化溶液, 用15 m L离心管收集洗脱液, 用6 m L甲醇+二氯甲烷 (1+99) 分2次洗烧杯后过柱。将离心管置于氮吹仪, 50℃氮吹至近干, 色谱纯甲醇定容至2.5 m L, 旋涡混合均匀, 过0.22μm尼龙滤膜, 供高效液相色谱分析测定。

1.2.2 仪器条件。

ZORBAX Eclipse Plus C18液相色谱柱, 4.6mm×250 mm, 5μm;流动相组成:甲醇、水, 梯度洗脱 (表1) ;流速:1.0 m L/min, 柱温:40℃;进样量:10μL;定量方法:外标法;检测器:荧光检测器;检测器波长:激发波长 (330 nm) ;发射波长 (465 nm) ;柱后衍生系统流速:0.3 m L/min;水解温度:100℃;衍生温度:25℃。

2 结果与分析

2.1 7种氨基甲酸酯农药的色谱图

仪器条件优化过程中根据既能使待测农药完全分离, 又能节约分析时间, 提高分析效率的原则, 按1.2.2所述仪器条件进行测定, 得到7种氨基甲酸酯农药的色谱图 (图1) , 结果表明, 7种待测氨基甲酸酯农药在30 min内得到良好分离, 且峰形对称, 能满足方法要求。

2.2 标准曲线、线性范围及检出限

用甲醇作溶剂, 准确配制成含量分别为0.02、0.05、0.10、0.20、0.50和1.00 mg/L的涕灭威亚砜、涕灭威砜、灭多威、3-羟基克百威、涕灭威、克百威、甲萘威7种氨基甲酸酯混合标准溶液, 按1.2.2所述仪器条件进行测定, 以3倍信噪比表示方法检出限, 以各色谱峰面积为纵坐标, 对照溶液的浓度为横坐标, 绘制标准曲线, 回归方程及相关系数见表2。7种氨基甲酸酯农药在0.02~1.00 mg/L范围内呈良好的线性关系, r2均大于0.999 1。

2.3 方法回收率和精密度

在前述分析条件下, 在经检测不含待测农药的空白草莓样品中添加7种氨基甲酸酯农药混合标准溶液达到0.3mg/kg的水平, 进行回收率和精密度试验, 试验进行6个平行样测定, 7种氨基甲酸酯农药加标回收率在86.7%~106.5%, 其相对标准偏差在4.8%~10.9%。方法具有良好的精密度和回收率。

3 结论

本文采用乙腈直接提取, 固相萃取净化, 浓缩定容后直接用高效液相色谱—荧光检测器 (FLD) 同时检测, 建立了草莓中7种氨基甲酸酯农药检测方法, 该方法前处理步骤简单, 准确性好, 精密度高, 适合于草莓中多种氨基甲酸酯农药同时测定[5,6]。

摘要：研究了草莓中的7种氨基甲酸酯农药 (包括涕灭威亚砜、涕灭威砜、灭多威、3-羟基克百威、涕灭威、克百威、甲萘威) 残留量的高效液相色谱测定方法。采用乙腈提取, 氨基柱净化, C18柱色谱分离, FLD检测器检测, 7种氨基甲酸酯农药在30 min内获得良好的分离, 线性相关系数r2为0.999 1740.999 987, 检测限可达0.010.02 mg/kg, 当添加水平为0.3 mg/kg时, 回收率为86.7%106.5%。该法快速灵敏, 且易操作。

关键词：高效液相色谱法,草莓,氨基甲酸酯农药,残留量

参考文献

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氨基甲酸酯类化合物 第7篇

关键词：葡萄,高效液相色谱法,氨基甲酸酯农药,残留量

葡萄,俗名草龙珠、赐紫樱桃、菩提子、蒲陶、山葫芦,是世界上分布最广的果树作物,作为著名水果,可生食或制葡萄干,或酿酒,酿酒后的酒脚还可提取酒食酸等。我国葡萄生产发展十分迅速,截至2013年,我国葡萄栽培面积已达71.464万hm2,葡萄产量达到1 155万t,产量稳居世界首位[1]。然而,葡萄的农药残留一直是制约产业链发展的重要因素,虽然国内专家指出多年来鲜食葡萄及其产品葡萄酒均未发生过农药残留超标问题,但葡萄市场却依然遭遇着消费者的信任危机。究其原因,是当前国内葡萄的种植多为散户种植,对葡萄的田间管理不规范,导致杀虫剂、杀菌剂等农药过量使用,尤其是在葡萄4个月的生长周期内,农户大致会喷7~8种农药,从而导致葡萄果实中农药残留过高,并牵连到葡萄酒等多种行业的农药残留问题,给我国葡萄产业链的质量安全带来重重隐患[2]。

当前,已有不少著作提出了关于葡萄中农药多残留检测的方法[3,4],归纳起来,农药残留的检测方法主要集中在气相色谱法(GC)、液相色谱法(LC)、气相色谱-质谱联用法(GC-MS)、气相色谱-串联质谱法(GC-MS/MS)、液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)等[5]。本文采用乙腈提取,固相萃取净化,浓缩定容后仪器检测,使用高效液相色谱-柱后衍生-荧光检测法(HPLC)同时测定8种氨基甲酸酯农药,该方法主要特点是前处理步骤简单,且灵敏度高,分析效果显著。

1 材料与方法

1.1 仪器与试剂

Agilent 1260型高效液相色谱仪,配有FLD检测器,柱后衍生系统(Pickering公司),百分之一天平[奥豪斯仪器(上海)有限公司],IKA T18匀浆机(IKA公司),圆周式震荡摇床(IKA公司),台式冷冻高速离心机(上海安戈仪器有限公司),氮吹仪(Organomation公司),Autoscience固相萃取仪(天津奥特赛斯仪器有限公司),Poxwar漩涡混合器(苏州珀西尔实验设备有限公司)。

前处理所使用的乙腈、氯化钠、甲醇、二氯甲烷为分析纯,其中氯化钠为广州化学试剂厂生产,其余均为天津市富宇精细化工有限公司生产;最终定容的甲醇为色谱纯,赛默飞世尔科技(中国)有限公司生产;氨基固相萃取小柱(500mg 6 m L),安捷伦公司生产;0.2μm尼龙滤膜,天津市津腾实验设备有限公司生产;柱后衍生试剂氢氧化钠溶液、OPA稀释溶液、邻苯二甲醛和巯基乙醇均为Pickering公司生产。

涕灭威亚砜、涕灭威砜、涕灭威、灭多威、克百威、3-羟基克百威、速灭威和仲丁威8种氨基甲酸酯类农药标准品均由农业部环境保护科研监测所生产,浓度均为1 000 mg/L,使用前用甲醇(色谱纯)稀释成所需浓度的混合标准工作液。

1.2 试验方法

1.2.1 样品的前处理。按NY/T 789-2004[6]的标准于中山市三乡镇农场抽取葡萄样品,取全果,经混匀粉碎后制成待测样。

取25.0 g混匀粉碎后的样品置于100 m L离心管中,加入50 m L乙腈,用高速匀浆机匀浆2 min,加入7 g氯化钠,用圆周式震荡摇床剧烈震荡3 min,置于离心机以8 000 r/min离心5 min。

吸取10.00 m L上清液(乙腈相)到15 m L试管中,将试管置于氮吹仪在50℃下氮吹至近干,用2 m L甲醇+二氯甲烷(1+99)溶解残渣,待净化。

取氨基柱置于固相萃取仪,用4.0 m L甲醇+二氯甲烷(1+99)活化氨基固相萃取小柱后,倒入上述待净化液并收集洗脱液,用3 m L甲醇+二氯甲烷(1+99)清洗待净化液试管后过柱,并重复1次。挤干固相萃取小柱,洗脱液于50℃氮吹至近干,用色谱纯甲醇+水(1:1)准确定容至2.5 m L,在混合器上混匀后,用0.2μm滤膜过滤,供高效液相色谱仪分析检测。

1.2.2 仪器条件。

Pickering C18液相色谱柱,4.6×250 mm,5μm;流动相组成:甲醇、水,梯度洗脱(表1);流速:1.200 m L/min;柱温:42℃;进样量:10.0μL;定量方法:外标法;检测器:荧光检测器;检测器波长:激发波长330 nm,发射波长465 nm;柱后衍生系统:流速0.3 m L/min,水解温度100℃,衍生温度为室温。

2 结果与分析

2.1 8种氨基甲酸酯农药的液相色谱图

根据既能使待测农药完全分离,又能节约分析时间提高分析效率的原则[7],优化仪器条件。按照1.2.2描述的仪器条件进行测定,得到8种氨基甲酸酯农药的液相色谱图(图1)。

2.2 标准曲线、线性范围及检出限

试验前取甲醇(色谱纯)配制成的8种氨基甲酸酯类农药(涕灭威亚砜、涕灭威砜、涕灭威、灭多威、克百威、3-羟基克百威、速灭威和仲丁威)混合标准贮备液,用甲醇(色谱纯)分别稀释成0.01、0.02、0.05、0.10、0.50 mg/L 5个浓度点作校正曲线混合标准溶液,并按照1.2.2的仪器条件进行测定。

注:1-涕灭威亚砜,2-涕灭威砜,3-灭多威,4-3-羟基克百威,5-涕灭威,6-速灭威,7-克百威,8-仲丁威

以3倍信噪比表示检出限,以各色谱峰的面积为纵坐标,各标准溶液的浓度作横坐标绘制标准曲线,各标准物质的线性范围、检出限、线性回归方程及相关系数r2如表2所示。可以看出,8种氨基甲酸酯类农药在0.01~0.50 mg/L的线性范围内,相关系数r2均大于0.999 7。

2.3方法回收率及精密度

以1.2.1的样品前处理方法,1.2.2的仪器分析条件,取经检验确证不含有待测农药的葡萄样品,并使用8种氨基甲酸酯农药混合标准溶液以0.5 mg/kg的添加水平进行回收率和检测精密度的分析试验,试验把葡萄样品分成6个平行样品进行测定,经检测8种氨基甲酸酯类农药的回收率达到82.0%~101.2%,相对标准偏差在2.8%~6.5%之间。以上数据表明,本文所用前处理方法和仪器分析方法可以得到良好的回收率和精密度,具有很好的检测能力。

3结论

葡萄中8种氨基甲酸酯农药(涕灭威亚砜、涕灭威砜、涕灭威、灭多威、克百威、3-羟基克百威、速灭威和仲丁威)的残留量,以乙腈提取、氨基柱净化作为样品前处理方法,使用高效液相色谱仪-荧光检测器测定C18柱分离后的衍生物,当添加水平为0.5 mg/kg时,样品回收率达到82.0%~101.2%,线性相关系数r2为0.999 75~0.999 93,相对标准偏差在2.8%~6.5%之间,并且检测限可达到2.5~7.1μg/kg。此方法步骤简便,操作简单,并可达到良好的分析效果,可以用于对葡萄中氨基甲酸酯类农药残留的定量检测。

参考文献

[1]河北新闻网.我国鲜食葡萄产量多年稳居世界首位[EB/OL].(2014-09-28)[2016-03-01]http://news.tangjiu.com/html/xingyedongtai/putaojiu/20140928/202695.html.

[2]张世祥.农药残留障碍葡萄产业化[J].农村经济与科技:农业产业化,2012,23(10):58-59.

[3]秦曙,乔雄梧,王霞,等.应用GC-MS测定葡萄中的5中农药残留[J].分析测试学报,2004,23:242-243.

[4]李海艳,尚德军,李晓岩,等.超高效液相色谱-串联质谱法测定葡萄干中27中农药残留[J].分析测试学报,2013,32(5):625-629.

[5]李蓉,储大可,张朋杰,等.Qu ECh ERS/HPLC-MS/MS法测定黄瓜、菜心、葡萄、香蕉中127种农药残留[J].分析测试学报,2015,34(5):502-511.

[6]农药残留分析样本的采样方法:NY/T 789-2004[S].北京:中国农业出版社,2004.

氨基甲酸酯类化合物 第8篇

关键词：甲酸钾,绿色化,回收利用

1 引言

Kolbe-Schmitt反应是指酚钠盐或酚钾盐与二氧化碳在碱性和压力条件下生成酚酸钠盐或酚酸钾盐的反应。常用于制备羟基苯酸类化合物,尤其是用酚钾盐制备更为常见。

Kolbe-Schmitt反应一般是甲酸钾、碳酸钾以及苯酚类物质,通二氧化碳(或干冰)在一定的压力下进行反应。但此反应产生甲酸钾废液,尤其是在大规模工业化生产中产生的甲酸钾废液量不可低估。废液中大量的一价钾离子和酸类物质会严重污染水体以及毒害淡水动物,严重破坏了生态平衡。对此类反应中甲酸钾多次回收利用的研究,既提高物质的利用效率,又减少对环境的污染,倡导绿色化,实施从工艺源头控制污染,并进一步加大化工生产的环保进程。

2 Kolbe-Schmitt反应的应用

2.1 Kolbe-Schmitt反应原理的简述

由于酚氧负离子比酚更容易发生苯环上的亲电取代反应,酚钠盐或酚钾盐与二氧化碳在一定的压力下反应生成酚酸钠盐或酚酸钾盐的反应。此反应的最终结果是将羧基引入酚羟基的邻、对位,对合成一定类型的芳香族羟基有很好的效果。

Kolbe-Schmitt合成常用的方法主要有溶剂法和气固法。相比而言溶剂法具有反应时间短,转化率及吸收率较高,能减轻反应物料的结块及不粘釜壁等优点,比较常用。

2.2 Kolbe-Schmitt反应在材料和药物中间体制备中的应用

Kolbe-Schmitt反应在有机合成中应非常广泛,如药物中间体2,3-DHTA(2,3-二羟基对苯二甲酸)[1]、水杨酸、功能材料中间体2,5-DHTA[2,3]、材料和药物中间体2,6-DHTA[4,5]等,其中2,5-DHTA,2,6-DHTA是合成各种改性功能材料的重要单体,这些功能材料广泛的应用于国防、航天、军工等方面。2,5-DHTA,2,6-DHTA的工业化生产是制备功能材料的基础,而甲酸钾在2,5-DHTA,2,6-DHTA的合成[2]中有着重要的作用也是反应后废液的主要成分。甲酸钾废液对环境的污染不容忽视,特别是随着工业化的大规模生产,产生的甲酸钾废液的量更不可低估。因此,对甲酸钾多次回收利用的研究是非常重要的,可以实现从工艺源头上减少污染的排放,深化化工生产绿色化。

2.3 甲酸钾对环境的影响

(1)甲酸钾废液排入水体之中,被人体吸收后,其中的一价钾离子会破会人体的电解质平衡和高血钾,严重危害人体健康。

(2)甲酸钾废液排放到河流湖泊中,使水中一价钾离子含量过高,会毒害淡水动物,使动物神经活动失常,引起淡水动物的大量死亡。

(3)甲酸甲具有一定的毒性,半数致死量为950mg/kg(小鼠,静脉)。

3 甲酸钾多次回收利用

3.1 甲酸钾的选用及用量

Kolbe-Schmitt反应有的采用有机溶剂作为反应体系,还有的采用甲酸钾做反应体系。以2,6-DHTA的制备为例,并进行了实验对比,实验结果见表1。

由表1可以看出以甲酸钾为反应体系的收率明显高于以甘油为反应体系,是由于有机溶剂本身的物化性质,会造成二氧化碳与反应物接触不充分,导致收率较低;而纯度方面都达到了工业级要求。综合考虑一般采用甲酸钾为反应体系。2,5-DHTA,HTA的制备中也采用甲酸钾的反应体系。

甲酸钾在该反应中有做溶剂的作用,用量比较大,通过实验可以得出在2,5-DHTA,HTA以及2,6-DHTA的制备中,与原料之比为3～6之间,反应后其废液的pH值在8～10之间。

3.2 甲酸钾回收多次利用的方案

3.2.1 甲酸钾回收利用的可行性

甲酸钾作为废液处理不仅污染环境而且提高了生产成本,从本实验的后处理进行分析,反应结束后用热水溶解整个反应体系,然后用盐酸析出产物,其pH值在8～10之间,虽然同浓度盐酸的酸性比甲酸强,但是在这个pH值下不足以生成甲酸,所剩的废液中含有甲酸钾、钾离子、氯离子、水及少量的盐酸。通过蒸馏蒸出废液中的水,体系中含有甲酸钾和钾离子和氯离子,本实验中甲酸钾主要作用体现在作为溶剂,还能提供钾离子,只要其中的氯离子不影响反应,废液是可以回收利用的,通过实验证明是可以回收利用的,通过液相分析产品,发现用回收的废液进行反应对产品的质量并无影响。

3.2.2 甲酸钾多次回收利用

甲酸钾一次回收可行,但是每次都会有大量的废液产生,要进一步研究其多次回收利用问题。实验证明能进行3次以上的回收利用,对实验的收率和产品的纯度并无影响,表明甲酸钾可以多次回收利用。

4 结语

甲酸钾是Kolbe-Schmitt反应制备常用有机中间体多羟基对苯二甲酸类化合的常用溶剂之一,研究甲酸钾的回收利用不仅可以提高化工生产的绿色化程度,而且可以循环利用原料达到节能的目的,还可以降低工业化成本。本文通过理论和实验证明甲酸钾是可以多次回收利用,具体的工业化条件还需要进一步的研究。

参考文献

[1]张建庭,王坤,赵德明,等.多羟基对苯二甲酸类化合物的合成与应用研究进展[J].应用化学,2010,27(11):1241～1250.

[2]孙硕,黄玉东,林宏,等.2,5-二羟基对苯二甲酸的合成研究[J].化学与黏合,2007,29(6):413～415.

[3]漆琳,沈玉堂,殷恒波,等.2,5-二羟基对苯二甲酸的合成及表征[J].精细石油化工,2007,24(1):23～25.

[4]王坤,吴狄,邓祥.2,6-二羟基对苯二甲酸的合成及表征[J].四川文理学院学报,2012,22(2):57～58.