一种碳13标记的DDT、DDD和DDE的合成方法

摘要

本发明公开了属于同位素标记化合物合成技术领域，具体涉及一种碳13标记的DDT、DDD和DDE的合成方法。本发明方法以

说明书

技术领域

本发明属于同位素标记的化合物合成技术领域，具体涉及到一种碳13标记 的DDT、DDD和DDE的合成方法。

技术背景

同位素标记化合物作为示踪试剂，广泛应用于药物学、生物学、化学和环境 学等研究领域。该技术是将可探测的放射性或非放射性核素添入化学、生物或物 理系统中，标记研究材料，以便追踪发生的过程、运行状况或研究物质结构等的 科学手段。同位素示踪技术通过分析所获得的信息和数据，来阐明自然界各种复 杂体系中物质的运动和变化规律。具有灵敏、准确和分辨率高以及活体测量等特 点。在农业及生物科学研究中是直接或间接获得信息和依据的重要手段，在某些 研究方面显示出其他技术无法替代的优势。稳定同位素标记的化合物，在合成及 使用过程中，没有放射性的射线产生，对实验条件及实验过程的防护要求较不严 格，因此使用逐渐广泛。

DDTs作为一类持久性有机氯污染物，在微量、痕量甚至超痕量浓度下产生 生理作用。国际物质量咨询委员会（CCQM）规定：这类化合物的唯一权威测量 方法是同位素稀释质谱法(IDMS)。同位素稀释法需要稳定同位素碳-13或氘代标 准品作为标准品进行检测。农药DDT是生产使用最多的有机氯持久性有机污染 物之一，虽已全面禁止使用，但是目前滴滴涕及主要代谢物滴滴滴和滴滴伊在环 境中仍然大量存在。利用稳定同位素标记的DDTs可揭示这类持久性有机氯污染 物的毒性、降解、分布、长距离的迁移能力和人与野生动物对DDTs的暴露量。

稳定同位素作为内标，主要是通过气谱或液谱与高分辨率质谱联机进行检 测。作为标准对照物，标记的碳原子数越多，检测越方便，精确度越好，灵敏度 越高。为科学准确检查环境中DDT及其代谢物DDD、DDE的污染状况，本发 明提供一种合成¹³C₆-苯环全标记的DDT、DDD和DDE的方法，促进在持久性 有机污染物检查方面的研究。

稳定同位素标记合成DDTs的文献在国内外尚未见报。因此本发明拟通过标 记合成手段，利用稳定同位素进行DDTs的标记合成。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳13标记的DDT、DDD和DDE的合成方法， 其上述化合物的分子结构如下：

一种碳13标记的DDT、DDD和DDE的合成方法，包括步骤如下：

（1）以¹³C₆-苯为原料，通过氧氯化反应得到¹²C₆-氯苯，再分别与三氯乙醛 水合物或二氯乙醛水合物在催化剂作用下进行缩合反应制得¹³C₁₂-DDT或 ¹³C₁₂-DDD；

（2）¹³C₁₂-DDT在相转移催化剂作用下通过脱氯化氢法制得¹³C₁₂-DDE。

步骤（1）中所述氧氯化反应的条件为：氯化剂为氯气、盐酸或氯化硫酰， 氧化剂为五氯化磷、氯化亚砜、双氧水中的一种以上，催化剂为溴化十六烷基三 丁基鏻、甲基三辛基氯化铵、四丁基溴化铵、聚乙二醇或聚乙二醇醚。

所述氧氯化反应中¹³C₆-苯、氯化剂、氧化剂、催化剂的摩尔比为1～10：2～8： 0.1～2.0：0.1～1；反应温度为1～180℃，反应时间为5～140分钟。

步骤（1）中所述催化剂为磷酸、硫酸、盐酸、甲酸或醋酸。

步骤（1）中所述缩合反应的温度为0～50℃，反应时间为0.5～4小时。三氯 乙醛水合物或二氯乙醛水合物与¹²C₆-氯苯的摩尔比为1～1.5：2。

步骤（1）中合成产物¹³C₁₂-DDT和¹³C₁₂-DDD的纯化方法为：用CH₂Cl₂萃 取出产物，萃取3次，有机层用无水硫酸钠干燥，浓缩得初级产品，经体积比为 2：1的乙醇和二氯甲烷混合溶剂重结晶得纯品。

步骤（2）中所述相转移催化剂为十六烷基三甲基溴化铵、苄基三乙基溴化 铵或聚乙二醇600，催化剂用量占¹³C₁₂-DDT总量的1～10%。

步骤（2）中所述的脱氯化氢反应条件为，缚酸剂为氢氧化钠、氢氧化钾、 三乙胺、二乙胺或氨水，缚酸剂与¹³C₁₂-DDT的摩尔比1～2:1，反应温度为 0～210℃，反应时间1～15h。

步骤（2）中所述产物¹³C₁₂-DDE的纯化方法：40～60℃热水洗涤，干燥得初 产物，经体积比为5：1的乙醇：二氯甲烷混合溶剂重结晶得纯品。

本发明的方法以¹³C₆-苯为原料，通过氧氯化得¹²C₆-氯苯，再分别与三氯乙 醛水合物与二氯乙醛水合物经酸催化缩合可制得¹³C₁₂-DDT和¹³C₁₂-DDD，而 ¹³C₁₂-DDE通过相转移催化剂对¹³C₁₂-DDT进行催化脱氯化氢法制得。通过核磁 氢谱、高分辨质谱表征，证明产物是¹³C₁₂-DDT、¹³C₁₂-DDD和¹³C₁₂-DDE，且化 学纯度达到90%以上，稳定同位素丰度90%以上。

具体实施方式

实施例1

¹³C₆-一氯代苯的合成

向100mL反应瓶中加入1.00g(11.9mmol)¹³C₆-苯，8.12g(71.4mmol)盐酸 和0.38g十六烷基三丁基鏻，于10℃搅拌均匀，在半小时内缓慢滴加完1.52g 氯化硫酰，继续在此温度下反应10分钟。反应液冷却至室温，分液，无水硫酸 镁干燥，蒸馏（常压，132℃）得产物1.21g(86%)。

实施例2

2,2-双(4-氯苯基-¹³C₆)-1,1,1-三氯乙烷（¹³C₁₂-DDT）

向50mL两口瓶中加入0.46g(3.88mmol)¹³C₆-氯苯，0.32g(1.94mmol)三 氯乙醛水合物和1.9mL硫酸，于30℃搅拌5小时，然后加入9克水淬灭反应， 每次用5mL CH₂Cl₂萃取出产物，萃取3次，有机层用无水硫酸钠干燥，浓缩得 初级产品，经乙醇与二氯甲烷（V:V=2:1）重结晶得纯品0.52g(化学收率73%,同 位素收率63%)。¹H NMR(CDCl₃,300MHz)δ：7.56-7.45(m,4H)，7.33-7.25(m, 4H)，5.02(m,1H)；HRMS(EI,positive,m/z)：calcd mass for¹²C₂¹³C₁₂H₉³⁵Cl₄³⁷Cl， [M]⁺：365.9520。Found:365.9513。

实施例3

2,2-双(4-氯苯基-¹³C₆)-1,1-二氯乙烷（¹³C₁₂-DDD）

向50mL两口瓶中加入0.23g(1.94mmol)¹³C₆-氯苯，0.13g(0.97mmol)二 氯乙醛水合物和0.9mL磷酸，于30℃搅拌8小时，然后加入4.6水淬灭反应， 每次用5mL CH₂Cl₂萃取出产物，萃取3次，有机层用无水硫酸钠干燥，浓缩得 初级产品，经乙醇与二氯甲烷（V:V=2:1）重结晶得纯品0.23g(70%，同位素收 率60%)。¹H NMR(CDCl₃,300MHz)δ：7.46-7.19(m,8H)，6.29(d,J=7.9Hz,1H)， 4.56-4.53(m,1H)；HRMS(EI,positive,m/z)：calcd mass for¹²C₂¹³C₁₂H₁₀³⁵Cl₃³⁷Cl， [M]⁺：331.9910。Found:331.9914。

实施例4

2,2-双(4-氯苯基-¹³C₆)-1,1-二氯乙烯（¹³C₁₂-DDE）

向50mL两口瓶中加入0.13g(0.34mmol)¹³C₁₂-DDT和1.5mg聚乙二醇 -600，缓慢滴加4g30%氢氧化钾水溶液，于10℃搅拌反应8小时，冷却至室温， 热水洗涤，干燥得初产物，经乙醇与二氯甲烷（V:V=5:1）重结晶得纯品0.11g (96%，同位素收率60%)。¹H NMR(CDCl₃,300MHz)δ：7.47-7.12(m,8H)；HRMS (EI,positive,m/z)：calcd mass for¹²C₂¹³C₁₂H₈³⁵Cl₃³⁷Cl，[M]⁺：329.9753。Found: 329.9757。

实施例5

2,2-双(4-氯苯基-¹³C₆)-1,1,1-三氯乙烷（¹³C₁₂-DDT）

向50mL两口瓶中加入0.46g(3.88mmol)¹³C₆-氯苯，0.32g(1.94mmol)三 氯乙醛水合物和1.5mL磷酸，于60℃搅拌3小时，然后加入9克水淬灭反应， 每次用5mL CH₂Cl₂萃取出产物，萃取3次，有机层用无水硫酸钠干燥，浓缩得 初级产品，经乙醇与二氯甲烷（V:V=2:1）重结晶得纯品0.52g(73%,同位素收 率63%)。¹H NMR(CDCl₃,300MHz)δ：7.56-7.45(m,4H)，7.33-7.25(m,4H)，5.02 (m,1H)；HRMS(EI,positive,m/z)：calcd mass for¹²C₂¹³C₁₂H₉³⁵Cl₄³⁷Cl，[M]⁺： 365.9520。Found:365.9513。

实施例6

2,2-双(4-氯苯基-¹³C₆)-1,1-二氯乙烷（¹³C₁₂-DDD）

向50mL两口瓶中加入0.23g(1.94mmol)¹³C₆-氯苯，0.13g(0.97mmol)二 氯乙醛水合物和2.3mL磷酸，于然后加入4.6克水淬灭反应，每次用5mL CH₂Cl₂萃取出产物，萃取3次，有机层用无水硫酸钠干燥，浓缩得初级产品，经乙醇与 二氯甲烷（V:V=2:1）重结晶得纯品0.23g(70%，同位素收率60%)。¹H NMR (CDCl₃,300MHz)δ：7.46-7.19(m,8H)，6.29(d,J=7.9Hz,1H)，4.56-4.53(m,1H)； HRMS(EI,positive,m/z)：calcd mass for¹²C₂¹³C₁₂H₁₀³⁵Cl₃³⁷Cl，[M]⁺：331.9910。 Found:331.9914。

实施例7

2,2-双(4-氯苯基-¹³C₆)-1,1-二氯乙烯（¹³C₁₂-DDE）

向50mL两口瓶中加入0.13g(0.34mmol)¹³C₁₂-DDT和1.5mg聚乙二醇 -600，缓慢滴加1g氢氧化钠水溶液，于130℃搅拌反应10小时，冷却至室温， 热水洗涤，干燥得初产物，经乙醇与二氯甲烷（V:V=5:1）重结晶得纯品0.11g (96%，同位素收率60%)。¹H NMR(CDCl₃,300MHz)δ：7.47-7.12(m,8H)；HRMS (EI,positive,m/z)：calcd mass for¹²C₂¹³C₁₂H₈³⁵Cl₃³⁷Cl，[M]⁺：329.9753。Found: 329.9757。