三苯基铋的合成及其毒性研究

背景技术

三芳基铋类化合物是比较稳定的化合物，其中三苯基铋是重要的有机合成中间体与催化剂。三苯基铋是航天火箭、导弹复合固体推进剂中的原材料之一，是复合固体推进剂中的固化催化剂。三苯基铋为白色至灰白色结晶粉末；熔点 78‑80℃，沸点 242℃（1.87kPa），密度1.585g/cm³。不溶于水，微溶于乙醇，易溶于氯仿、乙醚、丙酮等有机溶剂；属于有机铋化合物，可被卤素氧化，遇强酸发生分解反应。

三苯基铋的合成方法主要使用格氏试剂与三氯化铋的金属互换法。使用溴苯、镁在无水乙醚溶液中制备格氏试剂，即苯基溴化镁，然后加入三氯化铋继续反应，反应完成后经过一系列后续处理得到相应的产物三苯基铋。

该反应使用溴苯为原料，用量大且成本较高，因此其他研究者探讨使用氯苯来代替溴苯合成三苯基铋。将氯苯与镁在无水乙醚溶液中制备苯基氯化镁，然后加入三氯化铋发生金属与格氏试剂的互换反应，反应完成后水解、萃取、干燥、过滤并除去溶液可以得到三苯基铋。由于乙醚的沸点低，易挥发，而且易燃易爆，在格氏试剂的制备阶段不容易控制反应过程。有研究者使用四氢呋喃作为反应溶剂对实验进行改进，使用芳基溴代物、镁与三氯化铋或三氯化锑采取一锅法合成三价有机铋、锑化合物。

以上的合成方法主要探讨了三苯基铋的合成，对主要的反应条件如反应温度、反应时间对产物产率的影响尚不明确，为了优化合成条件，本文主要探讨反应温度、反应时间对三苯基铋与三对甲苯基铋产率的影响，探索有效可行的合成路线。

合成方法

格氏试剂的制备需要在无水的条件下进行，实验仪器使用前在烘箱内烘干1h。将250mL的三颈圆底烧瓶安装在磁力搅拌器中，分别安装回流冷凝管和滴液漏斗，在回流冷凝管上口安装无水氯化钙干燥管。称取1.29(0.05moL)除去氧化膜的镁条，加入250mL的三颈烧瓶内，取20mL的无水四氢呋喃以及5.4mL(0.05moL)的溴苯加入滴液漏斗中。将滴液漏斗中的四氢呋哺和溴苯混合溶液部分滴加至三颈烧瓶内，几分钟后可观测到溶液微沸，控制滴加的速度继续滴加剩余的混合液，保持反应液微沸的状态。滴加完成后，在80℃油浴下加热搅拌30min，使镁屑尽量反应完全生成苯基溴化镁。

将三颈圆底烧瓶取出油浴锅，冷却至室温。然后将三颈烧瓶置于冰水浴中冷却数分钟，在搅拌下加入四氢呋喃和4.739(0.015moL)三氯化铋的混合液，溶液立即由浅黑色变为深绿色，搅拌数分钟后在95℃下加热3h使反应完全。加热完成后将三颈圆底烧瓶置于冰水浴中，在搅拌下加入40mL的饱和氯化铵溶液，分解混合物。静置后抽滤，用分液漏斗分出有机层，水层用10mL乙醚萃取两次，合并有机层加入适量无水硫酸钠干燥。将干燥后的滤液倒入圆底烧瓶使用旋转蒸发仪蒸发溶剂，冷却后烧瓶内加入适量甲醇，静置后抽滤、洗涤，干燥后得到白色晶体三苯基铋，收率52%[1]。

毒性研究

彭开良等人曾用家兔做皮肤、眼睛刺激试验，三苯基铋对皮肤和眼睛无刺激作用;用TPB对小鼠急性染毒，经口LD₅₀为261mg/kg，依据我国急性毒性分级标准，三苯基铋属中等毒性物质。

本次三苯基铋亚急性毒性试验中，小鼠经口染毒后，低、中剂量染毒组小鼠的精神状态、食欲、活动、皮毛等均无明显变化，高剂量染毒组试验1周后，小鼠表现活动减少，行动稍迟缓。体重变化在毒理学试验中反映机体各个器官、系统发育的基本状况，也反映外来化合物对机体的综合影响。有报道TPB可降低细胞的生存能力，并降低细胞谷胱甘肽含量和增加细胞内钙离子的浓度，对大鼠的胸腺细胞具有毒性作用。本次试验各组小鼠体重增长变化差异均无显著性，表明三苯基铋对小鼠体重增长发育无明显影响。

ALT活力是反映肝细胞受损程度的敏感指标之一，BUN反映肾小球滤过功能，肾实质受损时尿素氮可升高。本试验中，各染毒组小鼠肝脏器系数与对照组比较，差异有显著性，ALT 高剂量染x毒组与对照组比较，差异有显著性，表明三苯基铋对小鼠肝功能具有明显影响。病理组织学结果显示，高、中剂量染毒组小鼠肝细胞呈轻度水样变性改变，表明三苯基铋对小鼠肝脏具有损害作用。低、中剂量染毒组肾脏器系数略高于对照组，但高剂量染毒组与阴性对照组比较，差异无显著性。各剂量染毒组小鼠BUN与对照组比较，差异均无显著性，表明三苯基铋对小鼠肾脏功能无明显影响。血常规结果表明，三苯基铋对小鼠血液中的WBC和Hb含量无明显影响。

微核试验、精子畸形试验和Ames试验是遗传毒理学常用的试验方法，用于评价化合物的遗传毒性。本次微核试验、精子畸形试验和Ames试验结果均为阴性，未显示三苯基铋的致突变作用。

综上所述，三苯基铋属中等毒性物质，具有明显的蓄积性。可致肝脏器系数、ALT活力显著增高及肝细胞水样变性改变，对肝脏具有一定的毒性损伤。未见三苯基铋的致突变作用[2]。

参考文献

[1] 陈静,何仕艳,蒲娅玲,等. 三苯基铋与三对甲苯基铋的合成[J]. 合成材料老化与应用,2024,53(1):70-72.

[2] 彭开良,宋明芬,刘芸,等. 三苯基铋的亚急性毒性和蓄积毒性及致突变作用[J]. 工业卫生与职业病,2005,31(1):35-38. DOI:10.3969/j.issn.1000-7164.2005.01.011.