一种羟基吡啶酮类贫铀促排剂及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种羟基吡啶酮类贫铀促排剂及其制备方法和用途，其特征在于，以溴乙酸乙酯和2，3‑二羟基吡啶为原料进行溴取代反应得到羟基吡啶酮化合物；经过苄基保护羟基和皂化反应水解乙酯得到1位羧酸，使用硫酮活化羧基后，再使用赖氨酸与活化的3，2‑羟基吡啶酮类衍生物发生酰胺化反应得到苄基保护的目标产物前体，最后通过Pd/C在氢气条件下脱除苄基得到目标羟基吡啶酮类贫铀促排剂。本发明专利技术的化合物的结构特点是，双羟基吡啶酮具有独特的齿状结构，赖氨酸基团的引入使得可与金属离子形成稳定的配合物，从而可作为一种潜在的促排剂应用于生物体内贫铀促排等领域，其优点在于水溶性好、促排能力强、选择性高和毒性低。

Hydroxy pyridine ketone depleted uranium promoting agent and preparation method and application thereof

The invention discloses a hydroxypyridinone depleted uranium chelating agent and preparation method and application thereof, which is characterized in that with ethyl bromide and 2, 3 two hydroxy pyridine as raw material substitution reaction of hydroxy pyridone compounds were obtained by benzyl bromide; protection of hydroxyl and saponification water solution obtained 1 carboxylic acid ethyl ester. Use the thioketone activation of the carboxyl group, and then use the lysine and activated 3, 2 hydroxypyridinone derivatives amidation reaction to obtain the target product precursor benzyl protection, and finally through the Pd/C in hydrogen under the conditions of removing benzyl pyridine ketone hydroxyl from depleted uranium eccritic. Structural features of the compounds of the invention is that double hydroxypyridinone has the unique structure of the dentate gyrus, the introduction of the lysine groups which can form stable complexes with metal ions, which can be used as a potential chelating agent used in areas such as promoting row organism depleted uranium, has the advantages of water soluble well, cupai ability, high selectivity and low toxicity.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化合物人工合成
，具体涉及一种羟基吡啶酮类贫铀促排剂及其制备方法和用途。该羟基吡啶酮类贫铀促排剂可应用于生物体内贫铀的促排、生物和环境去污及核燃料后处理领域。
技术介绍
随着核技术应用范围日益扩大，由放射性金属(如铀、钚等锕系核素)在造福人类的同时也给人们带来了很多潜在的危害。放射性金属具有很强的化学毒性，可通过呼吸道、消化道、皮肤接触等方式进入人体造成重金属中毒。此外，放射性金属还具有核辐射危害，不仅表现在体外及体表的直接照射，还表现在放射性物质经呼吸道、消化道或皮肤进入体内，给人员造成的内照射。解决放射性金属中毒最好的方法是服用或注射核素促排剂，促使核素尽快排出体外，以降低放射性金属对人体的危害。目前研究较多的核素促排剂主要包括氨酸螯合剂(如DTPA)、超分子螯合剂(如杯芳烃)、生物螯合剂(如抗坏血酸等)、邻苯二酚类(即CAM类)、羟基吡啶酮类(即HOPO类)等。在众多核素促排剂中，由于羟基吡啶酮(HOPO)特殊的二齿结构特点、高度的选择性络合能力以及显著的生理活性，使其成为核素促排领域的一个研究热点。但是，目前关于HOPO的研究还存在一些缺点亟待解决，例如该类化学物对生物体的毒副作用，水溶性与脂溶性的平衡问题等。因此开发一种促排效果好，且对身体损伤性低的放射性核素促排剂是十分必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对目前核技术发展的需要而提供的一种羟基吡啶酮类贫铀促排剂及其制备方法和用途，其结构特点是双羟基吡啶酮具有独特的齿状结构，带有水溶性羧酸根基团的赖氨酸的引入不仅使得可与金属离子形成稳定的配合物，而且解决了该类促排剂水溶性与脂溶性的平衡问题，得到了水溶性好、毒性低的促排剂。该衍生物可用于放射性核素铀、钚等核素的促排，还用于生物和环境去污及核燃料后处理领域。本专利技术的目的由以下技术措施实现，其中所述原料份数除特殊说明外均为重量份数。羟基吡啶酮类贫铀促排剂的结构式为：羟基吡啶酮类贫铀促排剂的制备方法包括以下步骤：羟基吡啶酮类贫铀促排剂的化学反应式如下：并按以下工艺步骤和工艺参数制备：1)HOPO-2-1的制备将0.4～40份二羟基吡啶与3～350份溴乙酸乙酯混合投入反应瓶中，氮气保护，120～180℃条件下搅拌12～36h，反应降至室温，析出固体，抽滤，用丙酮洗涤滤饼，再用乙醇重结晶，得到产物，产率48.1％～52.28％。2)HOPO-2-2的制备将1～130份中间产物HOPO-2-1和3～230份苄溴加入到40～400mL乙腈中，再加入2～200份碳酸钾，40～90℃条件下反应2～8h，降至室温，抽滤收集滤液，旋蒸后加入10～100份甲醇和水的混合液，甲醇︰水＝9︰1(v:v)，搅拌至澄清后，再加入0.5～50份氢氧化钠，室温反应0.5～2h，用盐酸调节使pH＜1，析出大量固体，抽滤，滤饼用水洗涤，再用乙醇重结晶，过滤，洗涤烘干得到产物，收率68.3～70.6％。3)HOPO-2-3的制备将0.5～50份中间产物HOPO-2-2，0.25～25份2-巯基噻唑啉，0.025～2.5份4-二甲氨基吡啶加入到10～100mL四氢呋喃中，室温搅拌反应0.5～2h，再加入0.5～50份2-巯基噻唑啉，氮气保护反应过夜，过滤、浓缩得到黄色固体产物，产率67.8～69.4％。4)HOPO-2-4的制备将0.8～80份中间产物HOPO-2-3，0.4～40份L-赖氨酸甲酯盐酸盐，0.5～50份三乙胺加入到5～500mL四氢呋喃中，氮气保护下室温搅拌反应1～3d。反应完毕后，加入500mL饱和食盐水，1000mL二氯甲烷，萃取收集有机相，旋蒸，得到浅黄色固体产物，产率65.4～75.6％。5)HOPO-2-5的制备将0.5～50份中间产物HOPO-2-4加入到10～500mL甲醇和水的混合液中，甲醇：水＝9：1(v:v)，再加入0.1～10份氢氧化钠固体，搅拌反应1～3h。反应完毕后用盐酸调节使pH＜1.0时，析出的大量固体，过滤，滤饼用水洗至中性，抽干，得产物，产率90.5～93.8％。6)HOPO-2的制备将0.5～5份中间产物HOPO-2-5溶于4～400mL95％乙醇中，加入0.2～20份Pd/C(10％)，H2条件下反应6～10h；过滤，滤饼用少量乙酸乙酯洗涤，抽干，向所得固体加入5～50mL甲醇，5～50mL甲基叔丁基醚打浆10～40min，过滤，洗涤滤饼得浅粉灰色固体产品，产率91.7～93.2％。结构表征与性能测试1采用核磁共振1HNMR测试羟基吡啶酮类贫铀促排剂中间体HOPO-2-11HNMR图谱，详见图1所示，结果表明1HNMR(500MHz,DMSO)：δ＝9.11(s,1H),7.12(dd,J＝6.8,1.6Hz,1H),6.72(dd,J＝7.2,1.6Hz,1H),6.10(t,J＝7.1Hz,1H),4.70(s,2H),4.13(q,J＝7.1Hz,2H),1.20(t,J＝7.1Hz,2H)ppm。2采用核磁共振1HNMR测试羟基吡啶酮类贫铀促排剂中间体HOPO-2-21HNMR图谱，详见图2所示，结果表明1HNMR(500MHz,DMSO)δ＝12.95(s,1H),7.44–7.30(m,4H),7.24(dd,J＝6.9,1.6Hz,1H),6.92(dd,J＝7.5,1.5Hz,1H),6.13(t,J＝7.1Hz,1H),5.01(s,2H),4.60(s,2H)ppm。3采用核磁共振1HNMR测试羟基吡啶酮类贫铀促排剂中间体HOPO-2-31HNMR图谱，详见图3所示，结果表明1HNMR(500MHz,CDCl3)：δ＝7.45–7.28(m,5H),6.88(dd,J＝6.9,1.6Hz,1H),6.71(dd,J＝7.5,1.6Hz,1H),6.10(t,J＝7.2Hz,1H),5.45(s,2H),5.12(s,2H)ppm。4采用核磁共振1HNMR测试羟基吡啶酮类贫铀促排剂中间体HOPO-2-41HNMR图谱、详见图4所示，结果表明1HNMR(500MHz,CD3OD)：δ＝7.44(t,J＝8.4Hz,4H),7.37–7.26(m,5H),7.09–7.02(m,2H),6.97–6.91(m,2H),6.21(td,J＝7.5,1.4Hz,2H),5.06(s,4H),4.78(m,2H),4.55–4.45(m,3H),3.71(s,3H),1.87(td,J＝13.6,7.9Hz,1H),1.78–1.67(m,1H),1.61–1.41(m,5H)ppm。5采用核磁共振1HNMR测试羟基吡啶酮类贫铀促排剂中间体HOPO-2-51HNMR图谱、详见图5所示，结果表明：1HNMR(500MHz,CD3OD)：δ＝7.43(t,J＝8.3Hz,4H),7.37–7.25(m,6H),7.09(t,J＝5.5Hz,2H),6.97(t,J＝6.9Hz,2H),6.24(dd,J＝12.5,7.1Hz,2H),5.05(s,4H),4.78(m,2H),4.49(ddd,J＝13.6,12.5,5.2Hz,3H),3.21–3.14(m,1H),1.89(dd,J＝12.3,7.8Hz,1H),1.74(ddd,J＝13.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种羟基吡啶酮类贫铀促排剂，其特征在于，该化合物的结构如下式：

【技术特征摘要】
1.一种羟基吡啶酮类贫铀促排剂，其特征在于，该化合物的结构如下式：2.根据权利要求1所述羟基吡啶酮类贫铀促排剂的制备方法，特征在于该方法包括以下步骤：羟基吡啶酮类贫铀促排剂的化学反应式如下：并按以下工艺步骤和工艺参数制备：1)HOPO-2-1的制备将0.4～40份二羟基吡啶与3～350份溴乙酸乙酯混合投入反应瓶中，氮气保护，120～180℃条件下搅拌12～36h，反应降至室温，析出固体，抽滤，用丙酮洗涤滤饼，再用乙醇重结晶，得到产物，产率48.1％～52.28％；2)HOPO-2-2的制备将1～130份中间产物HOPO-2-1和3～230份苄溴加入到40～400mL乙腈中，再加入2～200份碳酸钾，40～90℃条件下反应2～8h，降至室温，抽滤收集滤液，旋蒸后加入10～100份甲醇和水的混合液，甲醇︰水＝9︰1(v:v)，搅拌至澄清后，再加入0.5～50份氢氧化钠，室温反应0.5～2h，用盐酸调节使pH＜1，析出大量固体，抽滤，滤饼用水洗涤，再用乙醇重结晶，过滤，洗涤烘干得到产物，收率68.3～70.6％；3)HOPO-2-3的制备将0.5～50份中间产物HOPO-2-2，0.25～25份2-巯基噻唑啉，0.025～2.5份4-二甲氨基吡啶加入到10～100mL四氢呋喃中，室温搅拌反应0.5～2h，再加入0.5～50份2-巯基...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宗平，谢翔，卓连刚，黄曾，何遥，刘飞，张锐，陈琪萍，牟婉君，李兴亮，魏洪源，蹇源，张佳强，王定林，党宇峰，王博，刘超，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院核物理与化学研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51