水合茚三酮的应用及其合成方法

背景及概述^[1][2]

水合茚三酮其化学式为2,2-二羟基-1H-茚并-1,3(2H)-二酮该产品为白色或淡黄色结晶，加热至100℃以上或放置过久变红。该产品在溶液中遇α-氨基酸或任何含α-氨基物质能形成深蓝色乃至红色物质，故常用作朊类降解物和α-氨基化合物试剂，用于鉴别氨基酸、蛋白质、多肽、维生素C等。易溶于水、乙醇，微溶于乙醚、氯仿。可由邻苯二甲酸二乙酯与醋酸乙酯经 环化、水解、脱羧制得茚二酮后，再以二氧化硒氧化、水合制得。根据历年国外文献报道，该产品可由苯二甲酸二乙酯与醋酸乙酯经环化、水解、脱羧制得二氢化茚-1,3-二酮，然后在二氧六环存在下加入二氧化硒，氧化制得水合茚三酮，收率通常在40％以下，此工艺所需原料二氧化硒空气中易潮解较毒，对人体有伤害。

应用^[3-6]

水合茚三酮用作分析试剂，鉴别氨基酸、蛋白质、多肽维生素C等，亦可用于有机合成。忌与皮肤接触，以免皮肤发红。其应用举例如下：

1. 用于测量一种受农药侵害烟叶的氨基酸总量，包括以下步骤：(1)配制试剂，包括：pH5.0的柠檬酸缓冲液、1％水合茚三酮溶液、0.1％抗坏血酸溶液、标准谷氨酸钠溶液；(2)绘制标准曲线；(3)提取氨基酸；(4)氨基酸总量的测定；(5)在烟草5～6片真叶期移入二氯喹啉酸添加浓度为1.04×10^-3mg/kg、2.08×10^-3mg/kg、4.17×10^-3mg/kg、8.33×10^-3mg/kg、1.67×10^-2mg/kg药土中，分别在7d、14d、21d、28d、35d采用步骤(1)～(4)测量烟叶的氨基酸总量，得到的氯喹啉酸侵害烟叶的氨基酸总量的测量更加准确，可靠，为合理使用氯喹啉酸以及消除影响，提供科学的依据。

2. 用于燕窝中牛磺酸提取检测。用超声波提取法从燕窝中提取牛磺酸，经离心除杂和浓缩制备样品液，同牛磺酸标准品液采用外标一点法，在涂有硅胶GF254高效薄层板上展开，展开剂为按比例配制的正丙醇、无水乙醇、水和冰乙酸的混合液。水合茚三酮的乙醇溶液为染色液，其中水合茚三酮浓度为1~2%。展完后的展板，用染色液喷雾染色。将板放进烘箱里5分钟，温度为110℃。以485nm吸收波长进行薄层扫描，计算得到燕窝中牛磺酸含量。检测燕窝中牛磺酸的含量，作为检测真假燕窝的指标之一，操作简单，快速，准确，可靠。

3. 用于制备芴的衍生物。制备方法为：分别将前体化合物1,3-二(4-溴苯基)-2-丙酮或1,3-二(2-溴苯基)-2-丙酮和水合茚三酮反应合成茚并环戊二烯酮衍生物，然后通过Diels-Alder环加成增大分子的共轭体系生成的1,4-二取代芴类衍生物。利用Suzuki反应将9-氧代-1,4-二(4-溴苯基)芴，9-氧代-1,4-二(2-溴苯基)芴或2-苯基-4,10-二(4-溴苯基)-茚[1,2-f]并异吲哚-1,3,5-三酮和2-噻吩硼酸反应生成的含噻吩封端的芴类衍生物。由于芴衍生物热稳定性好，为探索新型有机电致发光以及太阳能电池材料提供了新的可能。

4. 用于羟丙基甲基纤维素羟丙基取代度的测试。包括步骤1：向羟丙基甲基纤维素与碱形成的混合溶液中，滴加浓硫酸，混合均匀后加热至90℃～95℃，加热0.5分钟～1.5分钟；步骤2：将步骤1得到的反应液冷却，加入水合茚三酮与亚硫酸氢钠形成的混合溶液，并摇匀，于10℃～15℃静置；步骤3：将步骤2得到的反应液，用浓硫酸稀释至原溶液体积的0.2～0.5倍，定容，在588nm波长处测定溶液的吸光度。测试方法操作简单、灵敏度高、准确度高、精确度高、适合于工业化生产。

制备 ^[2]

一种水合茚三酮的合成方法，其反应路线如下：

步骤S1具体包括如下操作：将二氢化茚-1,3-二酮溶解乙醇中，加入硫酸溶液，滴加亚硝酸钠溶液，控制反应温度为15～20℃，用碘化钾淀粉试纸测试反应终点，得到细粉状2-亚硝基-1H-茚-1,3(2H)- 二酮。所述硫酸溶液的质量分数为50～60％，亚硝酸钠溶液的质量分数 为25～30％。用碘化钾淀粉试纸测试的反应终点为碘化钾淀粉试纸测试不显色为止。

步骤S2具体包括如下操作：将2-亚硝基-1H-茚-1,3(2H)-二酮，在盐酸的存在下，与甲醛在15～20℃下进行取代反应得到茚-1,2,3三酮。所述盐酸的质量分数为25～30％，甲醛的质量分数为35～37％。

步骤S3具体包括如下操作：将茚-1,2,3三酮加入萃取液中，析出沉淀，将所述沉淀在50～60℃下减压干燥得到还原茚三酮；所述萃取液为低亚硫酸钠和35～37wt％的工业甲醛按1:1的质量比组成的溶液。

步骤S4具体包括如下操作：将还原茚三酮在硝酸溶液中，于60～80℃下进行氧化反应，得到茚三酮粗品，将所述茚三酮粗品和水以1:5的质量比进行重结晶，将得到的固体以氯化钙进行干燥后，在45～ 50℃下进行真空干燥，得到水合茚三酮。

该方法选用合适的原料二氢化茚-1,3-二酮，分三步反应制得水合茚三酮，优化了反应工艺，质量上乘，反应收率高；硝化反应中，二氢化茚-1,3-二酮溶解乙醇中，物质更加均匀，酸性液体 选择浓度为50～60％硫酸溶液，硝化采取的亚硝酸钠溶液浓度在25～30％。取代反应中，配制25～30％的盐酸和35～37％的甲醛，将亚硝基茚二酮加入，混合物搅拌均匀冷却至15～20℃，稀释后的溶液中加入由低亚硫酸钠和35～37％的工业甲醛按1:1组成的萃取液，析出的沉淀经处理后得还原茚三酮。氧化反应中，还原茚三酮在浓度为10～15％的硝酸溶液中混合，水浴加热，在一定温度下完成反应。氧化反应得到的粗品在一定温度下，水中重结晶，制得的产品放入不锈钢盘内，以氯化钙作为干燥剂，在真空烘箱内减压干燥，得质量较好的水合茚三酮，熔点范围240～245℃，含量在96％以上，以原料二氢化茚-1,3-二酮计，水合茚三酮收率达65.2％。

主要参考资料

[1] 化学词典

[2] CN201711313650.1 一种水合茚三酮的合成方法

[3] CN201610821011.5受农药侵害烟叶的氨基酸总量测量方法

[4] CN201210248604.9一种从燕窝中提取牛磺酸的方法及其检测方法

[5]CN201210550724.4芴的衍生物及其制备方法

[6] CN201610875067.9一种羟丙基甲基纤维素羟丙基取代度的测试方法