高效的硝化抑制剂-3-甲基吡唑

发布日期:2023/7/12 9:45:48

3-甲基吡唑，英文名为3-Methylpyrazole，常温常压下为浅黄色液体，是一种咪唑类衍生物。3-甲基吡唑具有显著的碱性，可与常见的酸性物质结合成盐，常用作有机化学反应中的缚酸剂和医药化学合成中间体，多用于医药化学研发过程中。此外，该物质还可用作硝化抑制剂用于土壤硝化，硝化抑制剂是调控土壤微生物群落结构的有效途径。

性质

3-甲基吡唑参与的偶联反应

图1 3-甲基吡唑参与的偶联反应

在一个干燥的反应烧瓶中，将CuI (2.0 mg , 0.010 mmol , 1.0 mol %)、3-甲基吡唑( 1.2 mmol )和磷酸钾( 2.1 mmol )加其中。通过氩气抽充将反应烧瓶用氮气进行保护，然后在氩气保护下向所得的反应混合液中加入十二烷( 45μL , 0.20 mmol)、5-碘间二甲苯(144μL , 1.0 mmol)、反式- 1，2 -环己二胺( 12μL , 0.10 mmol , 10 mol%)和反应溶剂二氧六环1.0 mL。将所得的反应混合物加热至110 °C，并使其在该温度下搅拌反应24小时。反应结束后，将反应混合物冷却至室温然后用2-3 mL乙酸乙酯稀释混合液。将反应混合物通过硅藻土进行过滤，所得的滤液在真空下进行浓缩，所得的残余物通过硅胶柱层析进行分离纯化，即可得到目标产物分子。[1]

硝化抑制剂

硝化作用

硝化作用大致可以分为两个步骤：步为氨氧化细菌将NH+4氧化为NO2，中间产物为NH2OH，N2O由这一步产生；第二步为NO2被亚硝酸氧化细菌氧化为NO3。这两步反应只要有一步受到抑制，整个反应就会被抑制。现在的研究普遍认为，硝化抑制剂3-甲基吡唑是通过抑制硝化反应的步来发挥硝化抑制作用的。近年来，中国氮肥用量逐年增加，在农业生产经济效益提高的同时，施用氮肥引发的环境问题已日益受到关注。大量氮素离开土壤，进入大气和水体，造成大气和水体污染，而减少化肥投入和提高氮素的利用率是缓解大气及水体污染的有效途径。铵态氮易被土壤胶体固定不易随水流失，而硝态氮极易随水流失造成水体污染。硝化作用的存在加速了硝态氮随水流失的几率，硝化抑制剂可以调控土壤氮素的迁移转化，延长铵态氮在土壤中停留的时间，有效减少氮素损失和提高氮素利用率。自20世纪50年代中期美国开展人工硝化抑制剂研究以来，硝化抑制剂得到了许多国家的广泛关注。硝化抑制剂是人们为了减少氮肥损失、提高肥料利用率而开发的一类抑制铵态氮转化为硝态氮的化学或天然生物制剂。它对硝化细菌有一定的毒性，可以抑制某些硝化细菌的活性，从而抑制硝化作用发生的强度。

3-甲基吡唑的优点

3-甲基吡唑可用作为有机合成和农药化学中间体，主要用于咪唑类农药分子的合成过程中。3-甲基吡唑可作为硝化抑制剂用于土壤硝化，硝化作用是土壤氮素转化的关键过程之一，利用化学氮肥添加硝化抑制剂可有效调控土壤氮素的转化，提高农产品产量和品质，同时降低氮肥损失对大气和水体造成的污染。与目前市场上普遍应用的硝化抑制剂相比，3-甲基吡唑拥有诸多优点，如对农作物无毒害，对土壤无污染，对人无刺激性等，但其的优点就是硝化抑制作用时间长且用量少，硝化抑制效率高。这是由于3-甲基吡唑易被土壤胶体所吸附，在土壤中迁移的速度慢，不易被水淋洗。当氨或者铵盐被施入土壤后会发生硝化作用，即铵态氮在微生物的作用下被氧化为硝态氮。