一种稳定同位素氘标记DDT的合成方法技术

本发明专利技术涉及一种稳定同位素氘标记DDT的合成方法，以稳定同位素氘标记氯苯为同位素标记前体，在催化剂作用下，与三氯乙醛经脱水合成得到稳定同位素氘标记滴滴涕。与现有技术相比，本发明专利技术得到的稳定同位素氘标记滴滴涕，经分离提纯后，同位素标记位置稳定，避免了同位素丰度的稀释，化学纯度达99.0％以上，同位素丰度在99.0％atom以上，可充分满足食品安全领域残留检测的需求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种稳定同位素内标物质的合成方法，尤其是涉及一种稳定同位素氘标记DDT的合成方法。
技术介绍
滴滴涕(DDT)，化学名称:2，2-双(4-氯苯基)-1，1，1-三氯乙烷，英文名称:2，2-bis(4-Chlorophenyl)-1，1，1-trichloroethane。其主要异构体及同系物有:o，p′-DDT；p，p′-DDE；p，p′-DDD，分子式为C14H9C15。20世纪上半叶，在防治农业病虫害，减轻疟疾伤寒等蚊蝇传播的疾病危害中，DDT起到了不小的作用。据世界卫生组织估计，DDT的使用拯救了大约2500万人的生命。但在20世纪60年代后，科学家发现DDT在环境中非常难降解，并可在动物脂肪内蓄积，尤其是处于食物链顶端的食肉鸟，如美国国鸟白头海雕几乎因此而灭绝。因此，DDT被联合国环境规划署确定为一种持久性有机污染物(POPs)。1999年国际物质量咨询委员会(CCQM)确定：微量、痕量和超痕量元素的唯一权威测量方法是同位素稀释质谱法(IDMS)。美国环境保护署(EPA)也于1984年将同位素稀释质谱法作为环境介质中重点有机污染物的常规监测方法，在全世界范围内推广使用。通过采用同位素稀释质谱法IDMS(IsotopeDilutionMassSpectrometry)：添加剂同位素内标试剂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。而稳定同位素标记滴滴涕(DDT)的开发成功，将为更准确的定量检测滴滴涕残留提供标准试剂，以进一步完善我国食品安全检测技术体系，满足我国食品安全发展的需求。工业上，一般以三氯乙醛为原料，在酸性催化剂作用合成滴滴涕，所用催化剂一般为浓硫酸、发烟硫酸、氯磺酸、氢氟酸等，产物为滴滴涕各种异构体的混合物，外观为褐色产物，含量和收率较低，且同位素丰度产物化学纯度，及同位素收率都难以达到要求。中国专利CN103601610A以13C6-苯为原料，通过氧氯化得13C6-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。该专利公开了碳13标记的DDT、DDD和DDE的合成方法，但相对于稳定同位素氘标记DDT的合成，反应原料价格较为昂贵，且碳13标记的同位素前体较难获得，因此氘标记合成的DDT在它的基础上合理解决了实验过程中经济性的问题。
技术实现思路
本专利技术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原子利用率高、易分离提纯的稳定同位素氘标记DDT的合成方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种稳定同位素氘标记DDT的合成方法，以稳定同位素氘标记氯苯为同位素标记前体，在催化剂作用下，与三氯乙醛经脱水合成得到稳定同位素氘标记DDT。所述的稳定同位素氘标记DDT的结构式如下所示：所述的稳定同位素氘标记氯苯为氯苯-D5。稳定同位素氘标记DDT-D8的合成方法，该方法为一步法，其工艺路线如下：具体采用以下步骤：将稳定同位素氘标记氯苯和三氯乙醛，控制投料比混合在溶剂中，并同时加入催化剂，升温至反应温度，保持一定时间，反应结束后，产品经分离提纯后得到稳定同位素标记DDT-D8。作为优选的实施方式，所述三氯乙醛与同位素标记氯苯的摩尔比为1:2～6，所述的溶剂选自苯、甲苯、乙醇、戊烷、环己烷、苯乙醚或二氯甲烷中的一种或多种，所述催化剂选自硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸或盐酸中的一种或多种，反应温度为0～150℃，反应时间为2～48h。作为更加优选的实施方式，所述的三氯乙醛与同位素氘标记氯苯的摩尔比为1:2.1～4；所述的溶剂为甲苯、戊烷、环己烷或二氯甲烷中的一种或两种；所述催化剂选自浓硫酸、氯磺酸、发烟硫酸或盐酸中的一种或多种，反应温度为50～120℃；反应时间为4～24h。稳定同位素标记DDT-D4的合成方法，该方法为两步法，其工艺路线如下：具体采用以下步骤：(1)同位素氘标记2,2,2-三氯-1-(4-氯苯基)乙醇的合成将稳定同位素氘标记氯苯和三氯乙醛，控制投料比混合在溶剂中，并同时加入催化剂，升温至反应温度，保持一定时间，反应结束后，产品经分离提纯后得到稳定同位素标记2,2,2-三氯甲烷-1-(4-氯苯基)乙醇；(2)稳定同位素氘标记滴滴涕的合成将上述制备的稳定同位素标记2,2,2-三氯-1-(4-氯苯基)乙醇和天然丰度的氯苯按一定比例溶于溶剂中，并同时加入催化剂，升温至反应温度，保持一定时间，反应结束后，产品经分离提纯后得到稳定同位素标记DDT-D4。作为优选的实施方式，步骤(1)中，所述的三氯乙醛与稳定同位素氘标记氯苯的摩尔投料比为1:0.8～2，所述的溶剂选自苯、甲苯、乙醇、戊烷、环己烷、苯乙醚或二氯甲烷中的一种或多种，所述催化剂选自离子液体、浓硫酸、氯磺酸、对甲苯磺酸或三氯化铝的一种或多种，反应温度为0～120℃，反应时间为1～12h；步骤(2)中，所述的稳定同位素标记2,2,2-三氯-1-(4-氯苯基)乙醇和天然丰度的氯苯摩尔比为1:1～4，所述的催化剂选自硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸或盐酸中的一种或多种，反应温度为0～150℃，反应时间为1～24h。作为更加优选的实施方式，步骤(1)中，所述的溶剂为甲苯、戊烷、环己烷或二氯甲烷中的一种或两种，所述的催化剂选自离子液体、三氯化铝或对甲苯磺酸中的一种或多种，反应温度为5～90℃，反应时间为2～8h；步骤(2)中，所述的稳定同位素标记2,2,2-三氯-1-(4-氯苯基)乙醇和天然丰度的氯苯摩尔比为1:1～2；所述催化剂选自浓硫酸、氯磺酸、发烟硫酸或盐酸中的一种或多种，反应温度为50～120℃，反应时间为4～12h。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、本专利技术首次公开稳定同位素氘标记滴滴涕的合成方法；2、本专利技术工艺路线采用氯苯苯环位置标记D元素，结构稳定，且实验过程中选择了有效催化剂及试剂，避免了微量水的存在，有效阻止了化合物中的D原子与环境中的H原子发生交换，成功避免了氘同位素的丰度稀释。且反应过程可根据需要选择不同路线，制备出DDT-D8或DDT-D4的同位素内标化合物，标记D原子个数可控。3、本专利技术工艺简单，无副产物生成，有利于目标产物的结晶纯化，提高产品纯度。本专利技术所制备的标记化合物产品化学纯度达到99.0％以上，同位素丰度在99.0atom％以上，可以作为食品安全领域痕量检测用内标试剂使用。4、本专利技术工艺路线简单，避免使用昂贵的13C原料，有效降低了标记化合物的成本，经济性和使用价值良好，具有较好的推广前景。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1将23.6g稳定同位素标记氯苯-D5和14.7g三氯乙醛混合，加入适量溶剂戊烷，在25℃下慢慢滴加76.6g发烟硫酸，滴加结束后升温至85℃，搅拌反应12h，反应结束后，产品经分离提纯后得到17.2g稳定同位素标记滴滴涕-D8(Ⅰ)。以氯苯-D5计，总收率为45.3％，产品经液相色谱、质谱检测，纯度为99.2％，丰度为99.0％atomD。实施例2将34.1g稳定同位素标记氯苯-D本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稳定同位素氘标记DDT的合成方法，其特征在于，该方法以稳定同位素氘标记氯苯为同位素标记前体，在催化剂作用下，与三氯乙醛经脱水合成得到稳定同位素氘标记DDT。

【技术特征摘要】
1.一种稳定同位素氘标记DDT的合成方法，其特征在于，该方法以稳定同位素氘标记氯苯为同位素标记前体，在催化剂作用下，与三氯乙醛经脱水合成得到稳定同位素氘标记DDT。2.根据权利要求1所述的一种稳定同位素氘标记DDT的合成方法，其特征在于，所述的稳定同位素氘标记DDT的结构式如下所示：3.根据权利要求1所述的一种稳定同位素氘标记DDT的合成方法，其特征在于，所述的稳定同位素氘标记氯苯为氯苯-D5。4.根据权利要求2所述的一种稳定同位素氘标记DDT的合成方法，合成产物为Ⅰ时，其特征在于，该方法采用以下步骤：将稳定同位素氘标记氯苯和三氯乙醛，控制投料比混合在溶剂中，并同时加入催化剂，升温至反应温度，保持一定时间，反应结束后，产品经分离提纯后得到稳定同位素氘标记DDT-D8。5.根据权利要求4所述的一种稳定同位素氘标记DDT的合成方法，其特征在于，所述三氯乙醛与同位素氘标记氯苯的摩尔比为1:2～6；所述的溶剂选自苯、甲苯、乙醇、戊烷、环己烷、苯乙醚或二氯甲烷中的一种或多种；所述催化剂选自硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸或盐酸中的一种或多种；反应温度为0～150℃；反应时间为2～48h。6.根据权利要求4所述的一种稳定同位素氘标记DDT的合成方法，其特征在于，所述三氯乙醛与同位素氘标记氯苯的摩尔比优选为1:2.1～4；所述的溶剂优选为甲苯、戊烷、环己烷或二氯甲烷中的一种或两种；所述催化剂优选为浓硫酸、氯磺酸、发烟硫酸或盐酸中的一种或多种；反应温度优选为50～120℃；反应时间优选为4～24h。7.根据权利要求2所述的一种稳定同位素氘标记DDT的合成方法，合成
\t产物为Ⅱ时，其特征在于，该方法采用以下步骤：(1)同位素氘标记2,2,2-三氯-1-(4-氯苯基)乙醇的合成将稳定同位素氘标记氯苯和三...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨维成，吕靖，罗勇，杨超，盛立彦，李美华，孙雯，潘洁，宋家龙，
申请(专利权)人：上海化工研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31