一种8，9-四氘十六烷及其制备方法

摘要

本发明涉及一种8，9-四氘十六烷及其制备方法，该方法以壬酸与氯化氘-重水溶液反应制备2-二氘壬酸，2-二氘壬酸经过电解反应制备获得8，9-四氘十六烷。与现有技术相比，本发明为制备中间位氘代的烷烃提供了一种简单方便、反应条件温和、经济环保、高效的方法，避免了现有技术存在的缺陷。

权利要求

1.一种8,9-四氘十六烷的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：（1）将体积比为1:3～1:100的壬酸与氯化氘-重水溶液加入反应釜，在密封的条件下，于150～200℃的温度下，反应12～72h，制得2-二氘壬酸；

（2）将步骤（1）得到的2-二氘壬酸与甲醇-水溶液按体积比1：2～1：20加入到电解反应器中，调节电解反应器中溶液的pH值为8～10，温度为40～60℃，电流密度为0.2～2

0.8A/cm，电解反应1～7h，制得8,9-四氘十六烷产品；

其合成路线为：

2.根据权利要求1所述的一种8,9-四氘十六烷的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述的氯化氘-重水溶液的浓度为0.5～3.5mol/L，所述的壬酸与氯化氘-重水溶液反应结束后采用乙醚萃取得到2-二氘壬酸。

3.根据权利要求1或2所述的一种8,9-四氘十六烷的制备方法，其特征在于，所述的氯化氘-重水溶液的浓度为3mol/L，所述的壬酸与氯化氘-重水溶液反应的温度为180℃，反应时间为48h。

4.根据权利要求1所述的一种8,9-四氘十六烷的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的甲醇-水溶液中甲醇与水的体积比1:4～4:1，所述的电解反应后采用有机溶剂萃取得到8,9-四氘十六烷产品。

5.根据权利要求4所述的一种8,9-四氘十六烷的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的甲醇-水溶液中甲醇与水的体积比1:4，所述的电解反应温度为55℃，反应时间为

5h，电流密度为0.6A/cm2，所述的有机溶剂为正己烷。

6.根据权利要求1所述的一种8,9-四氘十六烷的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的调节电解反应器中溶液的pH值采用碳酸钾调节。

说明书

一种8，9-四氘十六烷及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及烷烃氘代物及其制备领域，尤其是涉及一种中间位氘代十六烷的制备方法。

背景技术

[0002] 氘代烃是烃分子中的氢原子被其稳定同位素氘原子(D)取代后所形成的标记物质。与放射性同位素标记的烃相比，稳定同位素氘代烃在运输和使用过程中安全性更高、稳定性更好、无放射性和毒性。由于氘代试剂的低生产成本和高同位素纯度，使得氘代烃的合成更便捷，应用更广泛。氘代烃可用于探索反应机制和可能存在的生化代谢途径。同时，氘代烃也可以作为内、外标等使用。

[0003] 氘代烃的合成主要有两种方法：一种是以未氘代的烃作为起始物质，在催化剂的存在下，与氘气或重水发生氢/氘交换反应进行合成。但这一过程大多是进行全氘代反应，并且需要加入贵金属作为催化剂、在高温、高压等苛刻条件下合成。另一种方法是以一些简单化学物质如羧酸等作为起始物质，通过酯化反应、还原反应等进行合成，但该方法存在无法实现中间位氘代、操作步骤繁琐、产物的提纯方法复杂等问题。目前，还没有关于8，9-四氘十六烷及其制备方法的有关报道。

[0004] 8，9-四氘十六烷可用于探索烷烃厌氧降解过程中可能存在的代谢途径。目前已知的烷烃厌氧降解的初始活化方式主要包括加延胡索酸和羧化，这两种活化方式均作用于烷烃链端，其中，加延胡索酸通常发生在烷烃链的次末端碳上，羧化是在C-3上引入一个羧基，再脱掉链末端的两个碳原子。在厌氧烃降解的研究中，大多采用全氘代的烷烃作为底物。由于C-D键能要比C-H键能更强，所以C-D键的活化要比C-H键要更难。因此，相比于全氘代的十六烷，将中间位氘代十六烷作为底物进行培养，微生物会更偏向于利用含C-H键较多的部分氘代的十六烷，更快地进行代谢活动。同时，8，9-四氘十六烷的氘代位位于烷烃链正中间，既不会影响烷烃的初始活化，同时也可以获得中间代谢产物的信息。

发明内容

[0005] 本发明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环保、简单方便并且条件温和的8，9-四氘十六烷及其制备方法。

[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

[0007] 一种8，9-四氘十六烷，其特征在于，该化合物具有以下结构：

[0008]

[0009] 一种8，9-四氘十六烷的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

[0010] (1)将体积比为1∶3～1∶100的壬酸与氯化氘-重水溶液加入反应釜，在密封的条件下，于150～200℃的温度下，反应12～72h，制得2-二氘壬酸；

[0011] (2)将步骤(1)得到的2-二氘壬酸与甲醇-水溶液按体积比1∶2～1∶20加入到电解反应器中，调节电解反应器中溶液的pH值为8～10，温度为40～60℃，电流密度2
为0.2～0.8A/cm，电解反应1～7h，制得8，9-四氘十六烷产品；

[0012] 其合成路线为：

[0013]

[0014] 步骤(1)中所述的氯化氘-重水溶液的浓度为0.5～3.5mol/L，所述的壬酸与氯化氘-重水溶液反应结束后采用乙醚萃取得到2-二氘壬酸。

[0015] 所述的氯化氘-重水溶液的浓度为3mol/L，所述的壬酸与氯化氘-重水溶液反应的温度为180℃，反应时间为48h。

[0016] 步骤(2)中所述的甲醇-水溶液中甲醇与水的体积比1∶4～4∶1，所述的电解反应技术后采用有机溶剂萃取得到8，9-四氘十六烷产品。

[0017] 步骤(2)中所述的甲醇-水溶液中甲醇与水的体积比1∶4，所述的电解反应温度2
为55℃，反应时间为5h，电流密度为0.6A/cm，所述的有机溶剂为正己烷。

[0018] 步骤(2)中所述的调节电解反应器中溶液的pH值采用碳酸钾调节。

[0019] 本方法采用以壬酸与氯化氘-重水溶液反应制备2-二氘壬酸，再将2-二氘壬酸经过电解反应制备得到8，9-四氘十六烷，实现了十六烷目标位的氘代，同时，采用电解的方法反应条件温和，无须特殊的高温高压等反应装置，环保低耗。

[0020] 与现有技术相比，本发明采用两步法合成了中间位氘代的8，9-四氘十六烷，即壬酸与氯化氘-重水溶液进行α-C位氘代，氘代产物再进行电解反应，得到8，9-四氘十六烷的氘代。本发明为烷烃的中间位氘代提供了一种简单方便、反应条件温和、高效、经济环保的方法，避免了现有技术存在的一些缺陷。

附图说明

[0021] 图1为本发明8，9-四氘十六烷(上)和未氘代十六烷(下)的质谱图。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

[0023] 实施例1：

[0024] 将壬酸与浓度为1.5mol/L的氯化氘-重水溶液(壬酸与氯化氘-重水溶液体积比为1∶3)，加入到反应釜中，将反应釜密封，反应温度为150℃，反应时间为48h，在反应釜中反应之后，用乙醚萃取，得到2-二氘壬酸；将2-二氘壬酸(2ml)与10.0mL甲醇-水溶液(体积比1∶4)，加入到电解反应器中，加入碳酸钾调pH＝10，再加入4mL正己烷；将电2
导电极插入，加回流装置密封，电流密度为0.2A/cm，水浴加热温度为40℃，电磁搅拌反应
1
时间为1h；获得的8，9-四氘十六烷由GC-MS和 NMR测定，计算其氘代率为96.1％，产率为
37.7％。

[0025] 实施例2：

[0026] 将壬酸与浓度为2.5mol/L的氯化氘-重水溶液(壬酸与氯化氘-重水溶液体积比为1∶3～1∶100)，加入到反应釜中，将反应釜密封，反应温度为180℃，反应时间为72h，在反应釜中反应之后，用乙醚萃取，得到2-二氘壬酸；将2-二氘壬酸(1ml)与10.0mL甲醇-水溶液(体积比4∶1)，加入到电解反应器中，加入碳酸钾调pH＝6，再加入4mL正己2
烷；将电导电极插入，加回流装置密封，电流密度为0.8A/cm，水浴加热温度为60℃，电磁搅拌反应时间为1h；获得的8，9-四氘十六烷由GC-MS和1NMR测定，计算其氘代率为98.6％，产率为47.7％。

[0027] 实施例3：

[0028] 将壬酸与浓度为3.5mol/L的氯化氘-重水溶液(壬酸与氯化氘-重水溶液体积比为1∶100)，加入到反应釜中，将反应釜密封，反应温度为200℃，反应时间为12h，在反应釜中反应之后，用乙醚萃取，得到2-二氘壬酸；将2-二氘壬酸(0.4ml)与10.0mL甲醇-水溶液(体积比1∶1)，加入到电解反应器中，加入碳酸钾调pH＝8，再加入4mL正己烷；将2
电导电极插入，加回流装置密封，电流密度为0.5A/cm，水浴加热温度为50℃，电磁搅拌反
1
应时间为7h；获得的8，9-四氘十六烷由GC-MS和 NMR测定，计算其氘代率为96.6％，产率为37.0％。

[0029] 实施例4：

[0030] 将壬酸与浓度为0.5mol/L的氯化氘-重水溶液(壬酸与氯化氘-重水溶液体积比为1∶3)，加入到反应釜中，将反应釜密封，反应温度为150℃，反应时间为12h，在反应釜中反应之后，用乙醚萃取，得到2-二氘壬酸；将体积比为1∶2的2-二氘壬酸与甲醇-水溶液(甲醇与水的体积比为1∶4)，加入到电解反应器中，加入碳酸钾调pH＝10，再加入4mL2
正己烷；将电导电极插入，加回流装置密封，电流密度为0.2A/cm，水浴加热温度为40℃，电磁搅拌反应时间为1h。

[0031] 实施例5：

[0032] 将壬酸与浓度为3.5mol/L的氯化氘-重水溶液(壬酸与氯化氘-重水溶液体积比为1∶100)，加入到反应釜中，将反应釜密封，反应温度为200℃，反应时间为72h，在反应釜中反应之后，用乙醚萃取，得到2-二氘壬酸；将体积比为1∶10的2-二氘壬酸与甲醇-水溶液(甲醇与水的体积比为4∶1)，加入到电解反应器中，加入碳酸钾调pH＝8，再2
加入4mL正己烷；将电导电极插入，加回流装置密封，电流密度为0.8A/cm，水浴加热温度为60℃，电磁搅拌反应时间为7h。

[0033] 实施例6：

[0034] 将壬酸与浓度为3.0mol/L的氯化氘-重水溶液(壬酸与氯化氘-重水溶液体积比为1∶100)，加入到反应釜中，将反应釜密封，反应温度为180℃，反应时间为48h，在反应釜中反应之后，用乙醚萃取，得到2-二氘壬酸；将体积比为1∶20的2-二氘壬酸与甲醇-水溶液(甲醇与水的体积比为1∶4)，加入到电解反应器中，加入碳酸钾调pH＝8，再2
加入4mL正己烷；将电导电极插入，加回流装置密封，电流密度为0.6A/cm，水浴加热温度为55℃，电磁搅拌反应时间为5h，电解反应结束后，反应液经正己烷萃取得到产品，所得产品的质谱图如图1所示。