異硫氰酸鹽反應

異硫氰酸鹽反應

異硫氰酸鹽反應即為異硫氰酸鹽與相關物質反應生成目標產物的反應。異硫氰酸鹽主要存在十字花科蔬菜中,它是由含硫配糖體裂解出來的物質,而異硫氰酸鹽是讓十字花科蔬菜具有特殊氣味的主要物質。異硫氰酸鹽反應生成的物質主要有異硫氰酸酯等。

基本介紹

  • 中文名:異硫氰酸鹽反應
  • 外文名:Isothiocyanate reaction
  • 本質:化學反應
  • 異硫氰酸鹽:存在於十字花科蔬菜中
  • SCN-:硫氰酸鹽離子
  • 產物舉例:異硫氰酸酯等
異硫氰酸鹽,硫氰酸鹽離子和異硫氰酸酯,相轉移催化法製備硫氰酸酯,

異硫氰酸鹽

異硫氰酸鹽(Isothiocyanates,ITC)存在於十字花科植物,如日常膳食中常見的捲心菜、花椰菜、菜花、蘿蔔等,它是由於植物細胞壁受到損傷後產生的黑芥子硫苷酶(myrosinase)引起葡糖異硫氰酸鹽化合物水解後經分子重排(洛森重排)生成的。現已報告有100多種葡糖異硫氰酸鹽分布於多種植物中。在異硫氰酸鹽的結構中含有R—N=C=S,最常見的R基團是烯丙基(如烯丙基異硫氰酸鹽,AITC);苯甲基(如甲苯基異硫氰酸鹽,BITC);苯乙基(如苯乙基異硫氰酸鹽,PEITC)等。捲心菜含AITC 4~146mg/kg;BITC 0~2.8mg/kg。成熟木瓜果實中含有BITC 4mg/kg,種子中含有BITC2910mg/kg。異硫氰酸鹽可有一定的抗癌作用,且與其化學結構有關。此外,異硫氰酸鹽尚曾被製成抗菌素用於呼吸道和尿路感染

硫氰酸鹽離子和異硫氰酸酯

食品和飼料中的硫氰酸鹽離子,是由吲哚硫葡萄糖甙,或對一羥基苄基硫甙降解生成的。硫氰酸根(SCN)會使人血壓降低,而且會引起甲狀腺腫大。這是因為甲狀腺受到它抑制碘吸收的原因,起到抗甲狀腺作用,猶如日糧中碘量不足的結果。如果SCN含量比較高,它抑制碘吸收的結果,將和日糧中缺乏碘的情況一樣。
甘藍等蔬菜中的SCN含量的範圍在0.7~0.2 mg/100 g鮮菜。攝取這些蔬菜之後,使血液中的SCN值上升,並在動物和人的尿中出現。單獨給豚鼠和大白鼠餵甘藍,以低碘量的日糧,控制甲狀腺對碘的吸收,是因為食用含SCN高的甘藍所致。為此,推斷甘藍中存在有甲狀腺腫素原。用SCN丙烯基異硫氰酸酯,5一乙烯基晤唑烷硫酮,混合餵相當於甘藍中的含量給大白鼠,會引起抑制甲狀腺對碘的吸收。甲狀腺的生理變化,與用甘藍作日糧相類似。
純度高的異硫氰酸酯,具有很強的糜爛起皰作用,若食用量大,還會引起甲狀腺功能失調。如果食用它們的母體即硫甙,有可能在腸道內慢慢分解,釋放出硫氰酸酯的毒性成分,起到引起甲狀腺缺碘作用,進而致甲狀腺腫大

相轉移催化法製備硫氰酸酯

以硫氰酸鹽為原料的相轉移催化法是製備異硫氰酸酯中間體的常用方法。
1、鹵代烴與硫氰酸鹽反應合成法
活潑的鹵代烴與硫氰酸鹽發生親核取代反應。在不同反應試劑和反應條件下可得到異硫氰酸酯,如圖1。
異硫氰酸鹽反應
圖1
Lewellyn等採用四丁基溴化銨相轉移催化劑,通過硫氰化鈉烯丙基氯在水溶液中進行相轉移催化反應,製備烯丙基硫氰酸酯(人造芥子油)中間體,然後升溫、回流,使硫氰酸酯異構成異硫氰酸酯。近年來,國內開發了烯丙基異硫氰酸酯的人工合成工藝,即採用硫氰酸鹽與烯丙基滷的液固非均相反應,通過常壓蒸餾提純法直接合成目標產品。該法原料易得,工藝簡單,但反應時間長,收率低,後處理困難。於躍芹等在原合成工藝的基礎上加入有機溶劑,使硫氰酸鹽與烯丙基鹵發生均相反應,最後以減壓蒸餾法收集產品。該方法縮短了反應時間,產品色澤變淺,產品質量提高明顯,收率達95.2%。
2、氯甲酸酯與硫氰酸鹽反應合成法
目前,N—烴氧基羰基異硫氰酸酯的合成方法主要是以氯甲酸酯和硫氰酸鹽為原料,採用以水為溶劑的相轉移催化合成方法,相轉移催化劑是其技術關鍵,如圖2。
異硫氰酸鹽反應
圖2
美國氰胺公司和拜爾公司分別擁有N—烴氧基羰基異硫氰酸酯及其衍生物製備方法的專利,氰胺公司採用的催化劑為吡啶、喹啉等含有1個或2個氮原子的六元單環或十元稠合多環的芳香雜環化合物。而拜爾公司則採用N,N—二烷基芳胺。鐘宏等近年來通過N一烴氧基羰基異硫氰酸酯的合成研究,開發了一種新型的催化劑雙(4,N,N—二烷基氨基苯基)甲烷,“一種N—烴氧基羰基異硫氰酸酯及其衍生物的製備方法”已獲國家發明專利。該發明專利的授權。突破了國外智慧財產權的限制及技術壟斷。
3、醯氯與硫氰酸鹽反應合成法
此方法一般用於合成醯基異硫氰酸酯,反應方程式如圖3。
異硫氰酸鹽反應
圖3
魏太保等分別採用固一液相轉移催化法和液一液相轉移催化法合成了苯甲醯基異硫氰酸酯,並分別考察了各反應條件對收率的影響,在n(苯甲醯氯):n(硫氰酸胺)=0.010:0.015、反應時間為1 h時收率最高,為98%。其中採用固一液相轉移催化法時,用PEG一400作相轉移催化劑,二氯甲烷作溶劑;採用液一液相轉移催化法時,用四丁基碘化銨(TBAB)作相轉移催化劑,苯作溶劑。王帥等以對苯二甲醯氯硫氰酸鈉為原料,採用固一液相轉移催化法,製備了對苯二甲醯基二異硫氰酸酯,產品收率達98.0%,純度達98.2%。

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