4,4’-二硝基均二苯脲-d8 的合成

梁大偉

（雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院 藥學(xué)與檢驗(yàn)學(xué)院，四川 雅安 625000）

尼卡巴嗪又名球蟲(chóng)凈，是由4,4’-二硝基均二苯脲（DNC）與2-羥基-4,6-二甲基嘧啶（HDP）組成的復(fù)方藥物，作為家禽球蟲(chóng)病的防治獸藥使用已經(jīng)有半個(gè)世紀(jì)左右，其主要藥效組分為4,4’-二硝基均二苯脲。國(guó)外許多國(guó)家都嚴(yán)格規(guī)定了尼卡巴嗪在雞肉制品中的殘留標(biāo)示物及最高殘留限量。2002年，我國(guó)農(nóng)業(yè)部將尼卡巴嗪列入了獸藥殘留檢測(cè)方法研究?jī)?yōu)先清單[1]；2013 年，食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于動(dòng)物性食品中尼卡巴嗪殘留標(biāo)志物殘留量測(cè)定的規(guī)范出臺(tái)[2]。為了加強(qiáng)獸藥殘留監(jiān)控，保障動(dòng)物源性食品安全，農(nóng)業(yè)部將雞肉制品中的尼卡巴嗪及代謝物的殘留檢測(cè)列入監(jiān)控計(jì)劃目錄，成為相關(guān)食品中獸藥殘留檢測(cè)的必檢物質(zhì)[3]。尼卡巴嗪中的2-羥基-4, 6-二甲基嘧啶在動(dòng)物體內(nèi)可迅速通過(guò)尿液排除體外，而抗球蟲(chóng)活性成分4,4’-二硝基均二苯脲則會(huì)較緩慢地通過(guò)糞便排泄，因此目前國(guó)外對(duì)尼卡巴嗪殘留的研究，主要集中在4,4’-二硝基均二苯脲的殘留測(cè)定上[4]。

穩(wěn)定同位素?zé)o放射性，物性相對(duì)較穩(wěn)定，將其標(biāo)記到藥物的相關(guān)位置，可采用液質(zhì)聯(lián)用（LC-MS）或氣質(zhì)聯(lián)用（GC-MS）進(jìn)行檢測(cè)，具有更高的靈敏性。近年來(lái)，穩(wěn)定同位素標(biāo)記藥物被廣泛應(yīng)用于獸藥殘留檢測(cè)的研究中[5]。作為檢測(cè)內(nèi)標(biāo)物的穩(wěn)定同位素標(biāo)記的尼卡巴嗪及其代謝產(chǎn)品具有較高的市場(chǎng)需求，但目前該類(lèi)穩(wěn)定同位素標(biāo)記產(chǎn)品主要以進(jìn)口為主，國(guó)產(chǎn)化較少，價(jià)格昂貴，嚴(yán)重制約了我國(guó)在食品安全監(jiān)控領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。為了促進(jìn)該技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展，本文擬對(duì)尼卡巴嗪活性組成4,4’-二硝基均二苯脲的氘代標(biāo)記產(chǎn)品進(jìn)行合成開(kāi)發(fā)。

目前，關(guān)于4,4’-二硝基均二苯脲的合成工藝主要有以下一些[6]：1）以對(duì)硝基苯胺甲酸乙酯和對(duì)硝基苯胺為原料，高溫（近150℃）下經(jīng)酯的芳胺解制得；2）對(duì)硝基苯胺與光氣反應(yīng)合成得到；3）對(duì)硝基苯胺與尿素經(jīng)高溫（近200℃）縮合而成；4）苯胺先與尿素縮合，然后經(jīng)硝化反應(yīng)合成。上述反應(yīng)均存在反應(yīng)溫度較高、有不易控制的危化品中間體等缺點(diǎn)。鑒于4,4’-二硝基均二苯脲中2 個(gè)苯環(huán)上有氘的引入，可避免發(fā)生氘-氫交換，影響同位素豐度，因此筆者設(shè)計(jì)以苯-d6為起始原料，經(jīng)過(guò)溴代得到溴苯-d5，然后經(jīng)過(guò)對(duì)位硝化[7]，最后在鈀的催化下與尿素偶聯(lián)，合成目標(biāo)化合物4,4’-二硝基均二苯脲-d8[8]。具體過(guò)程如圖1 所示。

圖1 4,4’-二硝基均二苯脲-d8 的合成Fig.1 The synthesis of 4,4’-dinitrocarbanilide-d8

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

X-5 型顯微熔點(diǎn)測(cè)定儀，ARX-400 型核磁共振儀（CDCl3為溶劑，TMS 為內(nèi)標(biāo)），6120 Quadruple型LC/MS（ESI 源），Waters 2695 型HPLC（Zorbax Eclipse XDB-C18 column，5 μm，4.6mm×150 mm）。

苯-d6（C6D6）、重水（D2O）（均為外購(gòu)，化學(xué)純度與氘代豐度都大于99%）；尿素、三(二亞芐基丙酮)二鈀-氯仿加合物（Pd2dba3-CHCl3）、4,5-雙二苯基膦-9,9-二甲基氧雜蒽（Xantphos）、碳酸銫（Cs2CO3）（均為分析純）；1,4-二氧六環(huán)（CaH2除水）。其他常規(guī)溶劑均為分析純，未經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理，直接使用。

1.2 合成方法

1.2.1 溴苯- d5（3）的合成

將濃硫酸（14mL）緩慢加入到50mL 的水中，冰浴冷卻10min，然后加入苯-d5（2）（6.6mL，81mmol），分2 批 每 次 間 隔30min 加 入 溴 酸 鈉（12.5g，82.5mmol）。添加完畢，繼續(xù)在冰浴條件下攪拌30min。移去冰浴，升至室溫，繼續(xù)攪拌反應(yīng)24h。反應(yīng)完畢，將反應(yīng)液倒入冰水中，用正戊烷萃取（3×20mL），合并有機(jī)相，依次用飽和碳酸氫鈉和食鹽水洗滌，無(wú)水硫酸鎂干燥，減壓濃縮得黃色液體粗品。常壓蒸餾，收集150℃餾分，得10.3 g 淡黃色液體溴苯-d5（3），收率83%。ESI-MS (m/z)：163.0 (M+H)+。IR (KBr)，ν/cm-1：3063，1580，475，1455。

1.2.2 對(duì)硝基溴苯-d4（4）的合成

冰浴條件下，將濃硝酸（4.7mL）與濃硫酸（4.7mL）混合攪拌降溫30min，向其中滴加溴苯-d5（3）（5.3g，33mmol），體系中逐漸產(chǎn)生大量的淡黃色固體，20min內(nèi)滴加完畢。移去冰浴，升溫至45℃攪拌反應(yīng)20min，然后再用冰浴降溫，加入30mL 冰水，攪拌10min，抽濾得淡黃色固體粗品。用50mL 乙醇重結(jié)晶，除去鄰硝基溴苯-d4，得3.0g 白色晶體對(duì)硝基溴苯-d4（4），收率45%，m.p.：120～122 ℃（文 獻(xiàn) 值[9]為123～125 ℃）。ESI-MS (m/z)：207.0 (M+H)+。IR (KBr)，ν/cm-1：3105，1632，1621，1470，1400，1370，1350，1323。

1.2.3 4,4’-二硝基均二苯脲-d8（1）的合成

將 對(duì) 硝 基 溴 苯-d4（1.0g，4.8mmol）與 尿 素（0.19g，3.0mmol）加入干燥的1,4 二氧六環(huán)（50mL）中，常溫?cái)嚢瑁缓蠓謩e向上述溶液中加入三(二亞芐基丙酮)二鈀-氯仿加合物（0.15g，0.14mmol）、4,5-雙 二 苯 基 膦-9,9-二 甲 基 氧 雜 蒽（0.12g，0.2mmol）、碳酸銫（2.2g，6.7mmol），升溫回流反應(yīng)，TLC 監(jiān)測(cè)（乙酸乙酯∶石油醚=1∶10）至反應(yīng)完畢。冷卻至室溫，過(guò)濾除去不溶物，加入適量水，乙酸乙酯萃?。?×30mL）。合并有機(jī)相，飽和食鹽水洗滌2 次，無(wú)水硫酸鎂干燥，減壓濃縮得0.58 g 黃色粗品，硅膠柱層析（乙酸乙酯∶石油醚=1∶100），得0.45g黃色固體4,4’-二硝基均二苯脲-d8（1），收率為60%，m.p.＞250℃（文獻(xiàn)值為310～314℃），純度為98.6%。HPLC 色譜條件：色譜柱采用Zorbax Eclipse XDB-C18 column，5μm，4.6mm×150mm，流動(dòng)相為乙腈-水(50∶50)，流速為1mL·min-1，柱溫為25℃，進(jìn)樣量為20μL，同位素豐度＞98%。ESI-MS (m/z)：309.1(M-H)-。IR (KBr)，ν/cm-1：3340，3110，2230，1635，1590，1455，1410，1340。13CNMR (100 MHz，CDCl3)：δ/×10-6：153.3，145.7，143.2，123.3，120.1。

2 結(jié)果與討論

在本合成方法中，第3 步反應(yīng)中，采用三(二亞芐基丙酮)二鈀-氯仿加合物（Pd2dba3-CHCl3）為偶聯(lián)催化劑，4,5-雙二苯基膦-9,9-二甲基氧雜蒽（Xantphos）為配體，碳酸銫（Cs2CO3）為縛酸劑，是成功合成目標(biāo)化合物4,4’-二硝基均二苯脲-d8的關(guān)鍵。在該關(guān)鍵步驟中，為了提高氘代原料的利用率，降低成本，以尿素過(guò)量25%的投料比（對(duì)硝基溴苯-d4∶尿素=1.6∶1）進(jìn)行反應(yīng)，探究催化劑、配體與縛酸劑的配比對(duì)產(chǎn)物收率的影響，結(jié)果見(jiàn)表1。以對(duì)硝基溴苯-d4的投料量1mmol 為基準(zhǔn)，催化劑Pd2dba3-CHCl3為0.03 mmol、配體Xantphos 為0.045 mmol、縛酸劑Cs2CO3為1.4 mmol 時(shí)，收率最優(yōu)。

表1 4,4’-二硝基均二苯脲-d8 的合成反應(yīng)條件優(yōu)化Tab.1 Optimization of the synthetic conditions of 4,4’-dinitrocarbanilide-d8

3 結(jié)論

本文以苯-d6為原料，經(jīng)溴代、硝基化、鈀催化芳基化偶聯(lián)等反應(yīng)，以22%的總收率高效合成了4,4’-二硝基均二苯脲-d8。本方法原料易得，過(guò)程反應(yīng)條件易于控制，化學(xué)純度為98.6%，同位素豐度大于98%，可作為家禽類(lèi)肉制品獸藥殘留檢測(cè)用的穩(wěn)定同位素標(biāo)記內(nèi)標(biāo)藥物。