胍基化合物的分類及制備方法

顏瑞，周迎梅，王田田，麻玉貞，原如昭，紀永剛

（中國石油大學勝利學院 化學工程學院，山東東營 257061）

胍是含氮的有機化合物，也稱為氨基甲酸脒。胍基化合物的結(jié)構(gòu)為R1R2NC（-NR3）NR4R5（其中R1、R2、R3、R4、R5代表H、烷基、芳基）。胍基溶于水后帶正電荷，易吸附并滲透到微生物體內(nèi)，使物質(zhì)和能量代謝受到破壞，對微生物有殺死或抑制作用；胍類基團易形成氫鍵，穩(wěn)定性好且具有強的生理活性，可用作抗高血壓等藥物；胍基能產(chǎn)生負離子，可作為酯化和轉(zhuǎn)酯基等反應的催化劑；胍基化合物在表面活性劑、增塑劑等方面也有較好的應用。因此，改進胍基化合物的合成方法一直是重要的研究課題。

1 胍基化合物的分類

游離的胍因為易吸收空氣中的二氧化碳生成碳酸胍鹽，胍基化合物的存在形式包括鹽酸胍、硫酸胍、磷酸胍、乙酸胍、氨基磺酸胍、硬脂酸胍、十二烷基乙酸胍等。

1.1 鹽酸胍

宋永波等[1]研究了十二烷基伯胺和氰胺一步合成十二烷基胍鹽酸鹽，合成得到的產(chǎn)物具有較強的抑菌活性，濃度為25 mg/L時對金黃色葡萄球菌和大腸埃希氏菌的抑菌率達100%。

采用鹽酸胍與己二胺熔融縮聚合成得到了聚六亞甲基胍鹽酸鹽[2]，經(jīng)過試驗25%的聚六亞甲基胍鹽酸鹽屬于低毒級。

以鹽酸胍和乙醇鈉為原料，進行改性合成了羥丙基雙子季銨鹽改性胍[3]，該產(chǎn)物的殺菌率在4 h可達到99.21%。

1.2 碳酸胍

碳酸胍作為有機精細化工產(chǎn)品，可用于阻燃劑、絮凝劑、發(fā)泡劑、磺胺類藥物的合成，也用作合成洗滌劑的增效劑、高檔化妝品的原料。

以1-(2-羥基-5-甲氧基)乙-1-酮為反應原料，反應得到中間體2-(5-碘-2-異丙基-4-甲氧基苯氧)乙腈，中間體與Bredereck試劑、鹽酸苯胺和碳酸胍反應可合成鎮(zhèn)痛藥AF-353[4]。

采用雙氰胺和氯化銨熔融生成鹽酸胍后，在堿的作用下生成游離胍，和二氧化碳反應生成碳酸胍。高溫熔融時易生成三聚氰胺等雜質(zhì)，而且體系中存在的Cl、Na難以徹底除凈，即使是純度＞99%的碳酸胍，灰分仍達0.2%。硝銨與雙氰胺反應生成硝酸胍，在甲醇溶液中，硝酸胍與氫氧化鈉作用生成胍液，通入CO2后得碳酸胍。

在實驗中用離子交換柱預先除去了氰胺溶液中的雜質(zhì)（Ca2+、Mg2+、Na+），然后與二氧化碳和氮在140 ℃反應合成得到碳酸胍，經(jīng)提純得到了高純度碳酸胍。

1.3 硫酸胍

在乙醇和DMF的堿性條件下，2-氨基-4-硝基甲苯和氧甲基異脲硫酸鹽反應，經(jīng)調(diào)酸抽濾得（2-甲基-5-硝基苯基）胍硫酸鹽[5]。該方法易操作，原料來源廣，副產(chǎn)物較少，產(chǎn)品純度高。

以1,4-二溴丁烷與鄰苯二甲酰亞胺鉀為原料，經(jīng)取代、胺解和胍基化反應合成了硫酸胍基丁胺[6]，該方法中產(chǎn)品收率較低（33.9%），但產(chǎn)品純度較高，可達99.5%。

在五水硫酸銅存在的條件下，雙氰胺與乙胺、正丙胺、正丁胺、正戊胺、正己胺反應可以合成相應的烷基雙胍鹽。盧安軍等[7]用雙氰胺與正丁胺在硫酸銅作用下合成了正丁基雙胍硫酸鹽。

1.4 磷酸胍

磷酸胍可用作木材、纖維、紙張等的阻燃劑，而且有防腐蝕性的特點，也可做防銹劑。帶有酸源和碳源的磷酸胍阻燃劑在紙板上的阻燃應用明顯。

松木上載藥率為5.55%磷酸胍時，松木的質(zhì)量損失和有焰燃燒時間分別降至37.52%和148 s。熱重分析表明，磷酸胍能夠降低松木在熱解階段的峰值分解溫度、質(zhì)量損失速率、質(zhì)量損失和表觀活化能，縮短熱解分解溫度區(qū)間，促進殘?zhí)苛康奶岣摺?/p>

用碳酸胍和磷酸在水溶液中反應，控制溶液的pH值，可分別獲得磷酸一胍和磷酸二胍。

1.5 氨基磺酸胍

氨基磺酸胍分子中含有N和S，具備阻燃性，可用于棉、紙張、木材中的阻燃。以氨基磺酸胍為阻燃劑可制備無鹵阻燃尼龍6復合材料。在復合材料燃燒時，氨基磺酸胍在氣相中釋放不可燃性氣體，在固相中促進殘?zhí)康纳桑瑥秃喜牧系拇怪比紵_到V-0等級，在氣相和固相中起到阻燃作用。

1.6 氨基胍

氨基胍是重要的醫(yī)藥及有機合成中間體、氨基化劑、末端羰基化產(chǎn)物（AGEs）的抑制劑，有報道稱對糖尿病有治療作用。

6-羥基-3,4-二氫-2-喹啉酮與氯芐進行親核取代反應可得到中間體6-取代芐氧基-3,4-二氫-2-喹啉酮，該中間體經(jīng)Vilsmeier Haack反應得到2-氯-6-芐氧基-喹啉-3-醛類化合物，最后與氨基胍碳酸鹽反應得到2-氯喹啉-3-甲醛縮氨基胍衍生物，驗證該產(chǎn)物具有較好的抗炎活性。

1.7 硬脂酸胍

乙醇鈉與鹽酸胍反應，與水作用后再與硬脂酸中和得到硬脂酸胍。硬脂酸胍中存在易水化的胍陽離子，其水溶液呈堿性，硬脂酸根離子可被吸附在粒子表面上，它可以代替鉀鹽或鈉鹽作為懸浮劑用于陶瓷制備中，經(jīng)燒結(jié)后的陶瓷制品便沒有鉀或鈉的殘余物，所得陶瓷制品具有強耐高溫性能、耐腐蝕性。

2 胍基化合物的合成方法

根據(jù)文獻報道，胍基化合物主要由氰胺、硫脲、O-甲基異脲等胍基化試劑作用合成。

2.1 由氰胺合成胍類化合物

單氰胺與相應的脂肪胺在一定的條件下反應后加入酸中和，可得到相應的烷基胍鹽。十八胺與醋酸等物質(zhì)的量混合，在110～125 ℃下滴加60%的單氰胺溶液，加完后繼續(xù)反應20 min，粗產(chǎn)品經(jīng)提純和干燥后純度可達到98%以上。反應式如下：

大孔聚苯乙烯芐胺樹脂和單氰胺通過一步原位反應得到含有胍基官能團的強堿陰離子交換樹脂，體系中pH值為2，大孔樹脂氨基交換量與單氰胺的摩爾比為1∶3時，110 ℃反應5 h，樹脂的強堿交換量達3.54 mol/g。胍基強堿樹脂催化Knoevenagel縮合反應的催化活性較好，并且胍基強堿樹脂可保持較高的活性循環(huán)使用。

謝斌[8]研究了嘧啶胍的制備方法。以嘧啶為起始原料，酸化后和單氰胺反應可得到5種嘧啶胍。

由單氰胺制備胍基化合物的方法工藝流程較為簡單，實驗條件也不復雜，是制備烷基胍的一種較好的方法。

雙氰胺是制備雙胍化合物的主要原料。在五水硫酸銅存在的條件下，雙氰胺與乙胺、正丙胺、正丁胺、正戊胺、正己胺反應可以合成相應的烷基雙胍鹽。用雙氧胺與正丁胺在硫酸銅作用下合成了正丁基雙胍硫酸鹽。該方法具有反應溫度低，反應時間短的特點。反應式如下：

蔡雁勝等[9]研究了在鹽酸存在下，以鄰氨基苯甲酸和雙氰胺為原料，通過“一鍋法”直接制備鄰雙胍基苯甲酸鹽酸鹽，探討了反應溫度、反應時間、鹽酸與雙氰胺的物料比及雙氰胺與鄰氨基苯甲酸的物料比等對產(chǎn)物收率的影響，該方法中產(chǎn)品收率約為86.7%，產(chǎn)品純度達到96%以上。

2.2 由硫脲類合成胍類化合物

S-烷基異硫脲同胺的反應是制備烷基胍常用的方法。為了避免生成污染環(huán)境的烷基硫醇，潘志信等[10]用三氧化硫脲與十二胺反應合成了重十二胍亞硫酸鹽。用O-甲基異脲硫酸鹽來代替S-烷基異硫脲進行反應，也可以避免有毒的烷基硫醇的生成。

胍基化合物也可以通過醇或者鹵代烷與胍基化試劑反應制得，用S-甲基-N,N-二芐氧?；惲螂搴蚐-甲基-N,N-二叔丁氧?；惲螂逶诩状嫉陌比芤褐蟹磻呻p保護的胍類化合物。

張宇[11]采用異脲鹽法合成了N-取代胍和N-取代-4-(3-吡啶基)嘧啶-2-胺類化合物。以O-甲基異脲硫酸鹽為起始原料，與脂肪胺類或芳香胺類化合物反應合成脂肪胍或芳香胍類化合物（1），再以3-乙酰吡啶和N,N-二甲基甲酰胺二甲基縮醛為原料反應合成3-(二甲基氨基)-1-(3-吡啶基)-2-丙烯-1-酮（2），將化合物（1）和（2）在堿性條件下反應，最終得到目標產(chǎn)物N-取代-4-(3-吡啶基)嘧啶-2-胺（3）。該方法路線簡捷環(huán)保、原料廉價易得、反應條件較溫和。