（有机化学专业论文）苄基锡化合物的合成、结构及量子化学研究.pdf

摘要 苄基锡化合物具有丰富的结构特征、反应活性以及较高的生物活 性，且其毒性小，一直受到广泛关注。近年来，人们发现芳环上不同 的取代基和取代基的位置对其反应性能和结构有着明显的影响。为了 更好的了解取代基的电子效应和空间效应对反应性能和结构的影响， 本文合成了六个新的苄基锡化合物： i ：氧三苄基锡p h 3 s n o ， i i ：二苄基二氯化锡水合物p h 2 s n c l 2 h 2 0 ， i i i ：三苄基碘化锡p h 3 s n l ， i v ：二( 对氯苄基) 二氯化锡r 2 s n c l 2 i r - 刊i - c i c 6 1 t 5 c h r l ， v 二( 对甲基苄基) 锡氧氯环 ( r 2 s n ) ( o ) ( c i ) o h i r - - - 4 - - ( c h 3 ) - c 6 h 5 c h 2 - l ， v i ：四( 邻羟基苄基) 锡r 4 s n r - - 2 ( o h ) - c h 5 c h 2 - l 。 并用元素分析、i r 与x 射线衍射法对其结构进行了表征，解析了 这六个化合物的晶体结构，探讨了其结构与性质变化规律。 ( 1 ) 用苄基氯为原料与锡反应合成了化合物( i i ) ，其x 射线单 晶衍射结构分析表明：中心锡原子为畸变程度较大的五配位的三角双 锥构型，晶体结构中单体分子间通过c i s n - - - , - - - o a 的作用，形 成二维网状结构。 ( 2 ) 三苄基氯化锡经碱性水解得到化合物( i ) ，与发生取代反 应得到了化合物( i i i ) 。x - 射线单晶衍射结构分析表明：在化合物( i ) 中，中心锡原子为五配位的畸变三角双锥构型；锡原子和氧原子发生 了弱的键合作用，由于这种键合作用- ，使得该化合物形成一维链状的 线性结构。在化合物( i i i ) 中，中心锡原子为畸变的四面体构型，化 合物的分子之间存在一定程度的s n i 弱配位作用，由于这种作用 存在，使得化合物在晶体中以一维链状结构存在。 ( 3 ) 用对氯苄基氯与锡反应合成了化合物( ) ，其x 射线单晶 衍射结构分析表明：中心锡原子与四个相连基团和原子构成变形四面 体。晶体结构中单体分子间通过c l s n 。c l c l 的作用，形成二 维网状结构。 ( 4 ) 用- - ( 对甲基苄基) - - 氯化锡在k o h 中水解得到了化合物( v ) ， 其x 射线单晶衍射结构分析表明：化合物( v ) 是由s n 2 0 2 构成的平面 四元环形成的中心内环和外环组成的梯形结构。外环锡与内环锡的成 键方式不同，但其构型相同，均为六配位的畸变八面体构型。 ( 5 ) 用邻氯甲基苯酚与锡合成了化合物( v i ) ，其x 射线单晶衍 射结构分析表明：中心锡原子与亚甲基碳原子构成畸型四面体，而整 个分子则呈现以锡原子为中心的“螺旋桨型结构。 ( 6 ) 根据化合物晶体结构中各原子的坐标数据进行量子化学从头 计算，探讨了化合物的稳定性、分子轨道能量、原子净电荷布居规律 以及一些前沿分子轨道的组成特征。 关键词：苄基锡化合物，合成，表征，晶体分子结构，量子化学 a b s t r a c t t h eb e n z y l t i nc o m p o u n d sa r eo fg r e a ti n t e r e s tf o rm a n yy e a r sb e c a u s e o ft h e i ra b u n d a n ts t r u c t u r ec h a r a c t e r ，r e a c t i v i t y , h i g hb i o a c t i v i t ya n dl o w t o x i c i t y r e c e n ty e a r s ，p e o p l ef o u n d t h a tt h ed i f f e r e n ts u b s t i m e n t sa n dt h e i r p l a c eo na r o m a t i cr i n gh a v eo b v i o u si n f l u e n c eo nr e a c t i v i t ya n dc r y s t a l s t r u c t u r e i no r d e rt ou n d e r s t a n dt h ei n f l u e n c eo fs u b s t i t u e n t s e l e c t r o n i c e f f e c ta n ds t e r i ce f f e c t , s i xn e wb e n z y l t i nc o m p o u n d sw e r cs y n t h e s i z e d w h i c ha r cp h 3 s n o ( i ) ，p h z s n c l 2 h z o ( ) 。n 3 s n l ( i h ) ， r z s n c i z i r = 4 - c i - c d t s c h r i ( i v ) , ( r z s n h ( o x c i ) o h i r = 4 - ( c h 3 ) - c c , h s c h z - 1 ( v ) ， r 4 s n i 2 - ( o h ) - c h s c h z - ( ) t h ec o m p o u n d sw e r ec h a r a c t e r i z e db y e l e m e n t a la n a l y s i sa n di r , a n dt h ec r y s t a ls t r u c t u r e sw b 朗r cd e t e r m i n e db y x - r a ys i n g l ec r y s t a ld e f f r a c t i o nm e t h o d t h ev a r i a t i o n so ns t r u c t u r ea n d p r o p e r t yw e r ea l s od i s c u s s e d ( 1 ) 1 1 1 ec o m p l e x1 1w a so b t a i n e db yt h er e a c t i o no fb e n z y lc h l o r i d e 、析t ht i n i t sx r a yc r y s t a l l o g r a p h yd i f f r a c t i o na n a l y s e ss h o w st h et i na t o m s i nt h ec r y s t a ls t r u c t u r e sr e n d e r e df i v e - c o o r d i n a t ei nad i s t o r t e dt r i g o n a l b i p y r a m i d a lc o n f i g u r a t i o n s t h et w od i m e n s i o n a ln e t w o r ks t r u c t u r ew a s c o n s t r u c t e db yw e a ki n t e r a c t i o n sc i 。s n 。 a n d 0 e l a m o n g t h e m o l e c u l e s ( 2 ) t h ec o m p l e xiw a so b t a i n e db yt h er e a c t i o no ft r i b e n z y l t i n c m o r i d ew i t hn a o h i t sx - r a yc r y s t a l l o g r a p h yd i f f r a c t i o na n a l y s e ss h o w s t h et i na t o m si nt h ec r y s t a ls t r u c t u r e sr e n d e r e df i v e - c o o r d i n a t ei na d i s t o r t e dt r i g o n a lb i p y r a m i d a lc o n f i g u r a t i o n s t h em o l e c u l e sa r ep a c k e di n t h eu n i te e l l i no n e d i m e n s i o n a lc h a i ns t r u c t u r et h r o u g haw e a ki n t e r a c t i o n b c t w c c n 也et i na t o m sa n do x y g e na t o m so fa na d j a c e n tm o l e c u l e t h e c o m p l e xi i iw a so b t a i n e db yt h er e a c t i o no ft r i b e n z y l t i nc h l o r i d ew i t h i t sx - r a yc r y s t a l l o g r a p h yd i f f r a c t i o na n a l y s e ss h o w sad i s t o r t e dt e t r a h e d r a l g e o m e t r ya r o u n dt h et i na t o m t h em o l e c u l e sa r ep a c k e di nt h eu n i tc e l li n o n e d i m e n s i o n a lc h a i ns t r u c t u r et h r o u g haw e a ki n t e r a c t i o nb e 咐e e nt h et i n a t o ma n di o d i n ea t o mo fa na d j a c e n tm o l e c u l e ( 3 ) t h ec o m p l e xi vw a ss y n t h e s i z e db yr e a c t i o no f p - c i - p h c h z c lw i t h t i n i t s x r a yc r y s t a l l o g r a p h yd i f f r a c t i o na n a l y s e ss h o w sa d i s t o r t e d t c t r a b e d r a lg e o m e t r ya r o u n dt h et i na t o m aw e a ki n t e r a c t i o n e l s m a n d c l c l 1 7 儿i c hc o n s t r u c t st h et h r e ed i m e n s i o n a ln e t w o r ks t r u c t u r e ( 4 ) t h ec o m p l e x vw a s s y n t h e s i z e db y r e a c t i o no f b i s ( p - m e t h y l b e n z y l ) t i nd i c h l o r i d ew i t hk o h i t sx - r a yc r y s t a l l o g r a p h y d i f f r a c t i o na n a l y s e ss h o w st h i sc o m p o u n db e l o n g st oc e n t r o s y m m e t r i c d i m e rs t r u c t u r em o d ew i t haf o u r - m e m b e r e dc e n t r a lc n d o - c y c l i cs n z o zu n i t s h a p e dt h el a d d e r - l i k es t r u c t u r e e a c hb r i d g i n go x y g e na t o ma l s oc o n n e c t s w i t ha ne x o - c y c l i ct i na t o m t h ee n d o c y c l i ca n de x o - c y c l i ct i na t o m sa l l a les i x c o o r d i n a t e da n dh a v ec o o r d i n a t i o n g e o m e t r y o fd i s t o r t e d o c t a h e d r o n ( 5 ) t h ec o m p l e x v 1w a s s y n t h e s i z e db y r e a c t i o no f o - c h l o r o m e t h y l p h e n o l w i t ht i n i t sx - r a yc r y s t a l l o g r a p h yd i f f r a c t i o n a n a l y s e ss h o w sad i s t o r t e dt e t r a h e d r a lg e o m e t r ya n dt h ew h o l em o l e c u l e s h o w sas c r e w - l i k ec o n f i g u r a t i o n sa r o u n dt h et i na t o m ( 6 ) t h eq u a n t u mc h e m i s t r yc a l c u l a t i o nb ym e a n so fg 9 8 wp a c k a g e a n dt a k i n gl a nl2 d zb a s i ss e tw e r ep e r f o r m e do nt h ea b o v ec o m p l e x e s t h e s t a b i l i t i e so ft h ec o m p l e x e s ，s o m ef r o n t i e rm o l e c u l a ro r b i t a le n e r g i e sa n d c o m p o s i t i o nc h a r a c t e r i s t i c so f s o m ef r o n t i e rm o l e c u l a ro r b i t a l sw e r e i n v e s t i g a t e d k e yw o r d s ： b e n z y l t i nc o m p o u n d s ，s y n t h e s e s ，c h a r a c t e r i z a t i o n ， c r y s t a lm o l e c u l a rs t r u c t u r e ，q u a n t u mc h e m i s t r y i v 原创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工 作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。 作者签名： ；丝耄。 醐：盟年乒日 关于学位论文使用授权说明 本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保 留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的 全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文：学 校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。 作者签名：车量互l 导师签名日期：趔墨午月_ 卫日 中南大学硕士学位论文第一章绪论 1 1 有机锡化学概述 第一章绪论 有机锡化合物是指分子中至少含有一个s n - c 键的金属有机化合物【l 】。自1 8 4 9 年f r a n l d a n d 研究了锡与碘乙烷的反应，合成了第一个有机锡化合物二乙基锡二碘 化物，开创了有机锡化合物研究的先河。1 8 6 2 年，c a h o u r s 首次合成了有机锡配 合物( c h 3 ) 2 s h i 2 2 n h 3 和( c h 3 ) 2 s n l 2 2 c 6 h s n h 2 ，从而为有机锡化学的发展奠定了基 础。1 8 7 8 年，结晶学第一次应用于有机锡化合物，人们得到了二苯基二氯化锡的 晶体1 9 2 6 年，法拉第实验室的w i l l i a mb r a g g 等人首次将x 射线衍射技术应用 于有机锡化合物，对第四主族元素的四苯基锡化合物做了初步探讨。通过解析这 些结构信息，人们对有机锡化合物有了更为深入的认识和了解【2 川，从而加速了有 机锡化合物从理论研究到实际应用的过程。 1 9 3 6 年美国v i c t o r y 首次报道将有机锡化合物作为聚氯乙烯( p v c ) 稳定剂，有 机锡化合物才真正地由实验室走向工业化，此后，有机锡化学迅速发展起来。相 继开发出的有机锡化合物可作为防腐剂，防污剂，催化剂卜丌，热稳定剂【8 】，杀菌 剂阴o 】，除螨剂【1 1 1 2 1 等，并广泛应用于工农业实践【1 3 - 1 4 1 。 1 9 7 2 年b r o w n 首先发现不论是通过饮食还是通过注射入鼠体内，p h 3 s n 0 2 c c h 3 对癌细胞的生成均具有抑制作用【1 5 】。1 9 8 4 年，c r o w e 等又报道了一些二烃基锡衍 生物具有较好的抗癌活性，从此该领域的研究引起了人们的极大兴趣【1 6 j 。到1 9 8 9 年，美国国家癌症研究所( n a t i o n a lc 锄o c ri n s t i t u t e ) 对2 0 0 0 多种有机锡化合物进行 抗癌活性的筛选测试，结果表明：不管配位数如何，二烃基锡衍生物较单烃基、 三烃基及四烃基锡衍生物在抗p 3 腿白血病方面更具有活性【1 7 j 。 随着现代化分析测试仪器的开发和应用，人们对有机锡化合物合成反应特点 和结构特征的研究不断深入，有机锡化学的研究领域和应用范围也随之不断扩大 1 2 有机锡化合物的性质及应用 1 2 1 有机锡化合物的理化性质及毒性 有机锡化合物多为无色固体或油状液体，具有腐败青草气味。不溶或难溶于 水，易溶于有机溶剂。s n - c 键t g s i c 键弱，其有机基团容易进行再分配反应，易 被卤素、卤化氢切断有机锡化合物大多具有毒性【1 9 1 ，其毒性随取代基数目和 中南大学硕士学位论文第一章绪论 取代基类型的变化有较大的变化【2 0 1 ：四个碳以下的三烃基锡和三苯基锡毒性最大， 顺序为乙基 甲基 丙基 丁基苯基；三烃基锡 一烃基锡 - - 烃基锡 四烃基锡 四烃基锡本身基本无毒，但它们容易分解为三烃基锡衍生物而发生中毒现象。当 烃基大于8 个碳时，有机锡化合物基本无毒。值得指出的是，在生态环境中，有机 锡化合物易降解为无毒的无机锡化合物，且无生物甲基化作用f 2 1 啦】。 1 2 2有机锡化合物的应用 有机锡化合物的应用价值是推动有机锡化学不断向前发展的一个重要因素。 而自发现有机锡衍生物具有较强的抗癌活性之后，有机锡化合物的应用价值更是 受到人们的极大重视。随着人们对有机锡化合物的研究不断深入，有机锡化合物 的研究领域和应用范围也随之不断扩大。时至今日，有机锡化合物已经广泛的应 用于催化化学、有机合成化学、药物化学、p v c 稳定剂、防污涂料、木材防腐等 领域 2 3 - 2 8 。 1 2 2 1 有机锡化合物在有机合成中的应用 有机锡化合物在催化合成领域的应用是近2 0 年来发展起来的，由于其在有机 合成反应中体现出良好的催化活性而受到合成化学家的高度重视。有机锡试剂在 有机合成中的应用，主要表现在以下几个方面： ( 1 ) 偶联反应。在钯络合物催化下，有机锡试剂与亲电试剂的交叉偶联。提供了 形成碳碳键的新方法，且反应物中各种官能团( 如c n ，c 0 2 r ，o h ，甚至c h o ) 对反应均无影响，条件温和，收率高，经常达到9 2 - 9 8 2 3 1 。这是其他金属无 法比拟的。 ( 2 ) 一氧化碳插入反应。有机锡试剂与亲电试剂发生偶联时，当有一氧化碳存在 则发生羰基插入，这是制备非对称酮的好方法。 ( 3 ) 取代反应。在2 0 世纪8 0 年代，o k a w a m 蚓就把有机锡试剂引入到了取代反 应中，产率高达9 0 ，且副产物少。 ( 4 ) 加成反应。有机锡化合物是良好的加成反应催化剂，可催化异硫氰酸酯与醇 的加成反应，几乎定量地生成氨基硫代甲酸酯【3 5 】。官能化的有机锡试剂可以进行 类似r e f o r m a t s k y 反应，b u 3 s n h 对a ，p 不饱和酯进行l ，4 _ 加成，生成的b 锡烷 基酯相当于- c o o c ( + 合成源的等当体【3 6 】。 ( 5 ) 醇醛缩合反应。有机锡试剂也是醇醛缩合反应的一种重要的催化剂【3 7 1 。1 9 7 6 年，h u r o n 3 8 】等人首次报道了s n c l 2 与丙烯酸酯反应生成相应的b 烷氧羰基乙基 三氯化锡，对此类化合物借助现代科技手段，如晶体结构测定、光谱数据分析 2 中南大学硕士学位论文 第一章绪论 研究它们的分子结构及配位化学，其结果表明，酯中羰基氧和中心锡原子是分子 内配位。这种分子内配位对i j g w i $ 酸度影响很大。原因是分子内配位使得锡原子 的成键轨道的杂化状态发生改变( 从s p 3 到s p 2 ) 1 9 8 1 年，m a u g h a n l 3 9 】等人研究了 这种分子内配位对l e w i s 酸的影响。肛烷氧羰基乙基三氯化锡与双齿配体配位时 表现的i 觑t i s 酸度与m e s n c l 3 相仿，而与单齿配体配位时则与m e 2 s n c l 2 相似。1 9 8 1 年，g a r a d 4 0 1 等人合成并分离了b 一烷氧羰基乙基三氯化锡的固体配合物 c 1 3 s n c h 2 c h 2 c 0 2 r l ( r f f im e ，b u ：w h e n ，b p y ，2 h m p a ，2 p h 3 p o ，2 p y ) 。 g a r a d 、d e b 等人又相继研究了这类化合物的取代反应，合成了一系列的取代配合 物r o c o c h ( c ) r - c h 2 s n c l l 2 ( p = m e ，b u ：r t - h ，m e ；l 暑a g a c ，o x i n ) 等 p a u lh a r s t o n 、r a l a n h o w i e t 4 1 j 研究了i p h 2 s n c h 2 c h 2 c 0 2 m e 的晶体结构与配位 性质除c h 3 0 2 c c h 2 c h 2 s i l p h 3 、m e 0 2 c c h ( c h 3 ) c h 2 s n p h 3 有文献报道外，其他 有机锡化合物报道则很少有机锡化合物应用于催化合成领域，反应条件温和、 产率高、反应速度快、催化剂高效无毒而且和产物易于分离、易于工业生产、对 反应容器无腐蚀性、有较高的立体和区域选择性，已受到合成化学家的高度重视。 目前，不仅仅在国际上，而且在国内有机锡化合物催化化学的研究也已逐渐展开。 有机锡化合物在催化合成领域上展现的潜力令人感到振奋。 1 2 2 2 有机锡化合物在工业生产中的应用 1 2 2 2 1有机锡化合物作为塑料热稳定剂的应用 聚氯乙烯( p v c ) 是目前世界五大通用塑料品种之一。在p v c 的生产过程中必 须添加热稳定剂以延缓或阻止p v c 树脂的热降解。目前p v c 热稳定剂主要有铅 盐类、金属皂类和有机锡类三大类。其中有机锡类热稳定剂具有优良的热稳定性、 良好的光稳定性、互溶性、无毒性和透明性等性能，因而，是目前用途最广、效 果最好的一类热稳定剂【4 “3 1 有机锡热稳定剂的研究，己有近6 0 年的历史。在国外，有机锡发展很快，尤 其以美国更为突出。1 9 7 0 - 1 9 8 7 年美国热稳定剂消费增长率为1 0 8 ，而同期有机 锡增长2 5 倍，西欧也是如此【删。可作为p v c 热稳定剂使用的有机锡化合物至少 有几千种，但是广泛取得工业和商品成就的品种，其基本结构不超过二十种。有 机锡热稳定剂主要应用于包装材料( 吹塑瓶和上光板) 、建筑物( 管道、塑料门窗、 透光屋顶板材和地面涂料) 等。 有机锡热稳定剂的作用机理主要包括下面六个方面【4 5 】： ( 1 ) 吸收氯化氢 p v c 降解时释放出的h c l 对p v c 的分解有一定的催化加速作用【椎| 刀，若能 3 中南大学硕士学位论文第一章绪论 及时有效地吸收降解产生的h c i 对保持p v c 的颜色及性能十分重要。以硫醇甲基 锡为例：硫醇甲基锡可以与h c i 形成佯盆，所以具有吸收h c i 的功能。 ( c h 3 ) 2 s n y 2 +2 h c i _ 卜2 h y + ( c h 3 ) 2 s n c l 2 ( 2 ) 巯基酯基团取代p v c 分子中活泼的氧原子 硫醇甲基锡通过其特殊的配位化学作用，很容易取代p v c 链上的不稳定的烯 丙基氯原子，从而防止h c i 的产生。 ( c h 3 ) 2 s h y 2 + c h = c h 乍h - c h 2 - _ 卜( c h 3 ) 2 s n y c i+ c h 。c h c - h - c h 2 i o c l y ( c h 3 ) 2 s n y c i + c h = c h c h - c h 2 - - - - ( c h 3 ) 2 s n c l 2 + c h = c h h - c h 2 l o c i y ( 3 ) 降低共轭双键化合物的链长 p v c 热降解时的变色与聚合物链中生成的共轭双键有关。硫醇甲基锡吸收 h c i 之后产生的硫醇能够加成到p v c 热降解后生成的共轭双键体系中，降低共轭 双键体系中分子链的长度，阻止共轭双键的形成，其结果是破坏了热降解后f v c 的共轭结构，把多烯隔断成若干短小到不能满足其发色条件的链节，从而抑制了 着色，使制品的色泽不会变暗。 r s h + - - - c h = c h c h c i - c h 2 - - ， ( 4 ) 分解氢过氧化物 硫醇甲基锡能够分解氢过氧化物， 助抗氧剂的功能。 , - c h 2 - c h c h c i c h 2 - i s r 从而防止自动氧化作用，所以它也具有辅 ( 5 ) 摧毁碳正离子盐 p v c 受热降解后颜色变深的一个重要的原因是产生了碳正离子，硫醇甲基锡 可以通过吸收h c i 来破坏碳正离子的结构，使其变回到多烯序列化合物，从而保 持p v c 不变色。 ( 6 ) 光稳定作用 有机锡羰基化物，特别是二丁基锡马来酸酯，除有热稳定作用外，还具有较 好的光稳定作用和抗风化作用，可用于户外的p v c 制品中。 1 2 2 2 2 船体防污涂料 1 9 4 3 年有机锡化合物开始用作船体防污涂料。有机锡化合物作为防污涂料其 作用原理是：有机锡涂料与乙烯型树脂或氯化橡胶等基料形成固溶体，涂料以分 i 中南大学硕士学位论文第一章绪论 子状态在基料中均匀分散，当漆膜表面的涂料由分子扩散作用脱离基料进入海水 后，漆膜内部的涂料会连续向外扩散，以补充表面的渗出量，这样就不会影响膜 面光滑度。有机锡涂料的发展具有广谱防污能力，且毒效大大超过铜、汞涂料， 而临界渗出率则比铜涂料低。有机锡防污剂在海水中受日光或微生物作用后，s n c 键会不断断裂，逐步降解为无毒的s n 0 2 。常见的有机锡防污剂b u 3 s n f 、p h 3 s n c l 、 0 3 u 3 s n h o 、p h 3 s n o c o c h 3 等。有机锡涂料的发展方向是将有机锡基团连接在树脂 的分子结构上，如有机锡丙烯酸树脂，这类防污剂属于自抛光性防污剂，其防污 效果更佳。 1 2 2 2 3 消毒剂 三丁基锡衍生物具有较高的抑菌活性，尤其对g r a m 阳性菌，因此常用作消 毒剂，例如，1 o x l 0 s m o l l - 1 的双三丁基氧化锡 ( b u 3 s n h o 水溶液就可以完全抑制 草状芽孢杆菌，金黄葡萄球菌，产氨短杆菌等g r a m 阳性菌生长，但对g r a m 阴性 菌抑制活性不高，因而常与其它杀菌剂组成广谱的消毒剂，例如三丁基苯甲酸锡 和甲醛组成的配方不仅能抑制g r a m 阳性茵也可以抑制g r a m 阴性菌，这种配方广 泛用于医院墙壁和地板等消毒，而且活性周期长。 1 2 2 2 4 纤维材料和木材的保护 木材由于受到昆虫、菌类、以及细菌的侵蚀而使纤维素和一些其他的组织受 损。在5 0 年代末期，位于纽约布法罗的一个木材保存公司开始了有关有机锡化合 物在木材保存方面的应用研究，1 9 6 0 年，他们成功的向市场推出了含有有机锡化 合物的木材保存剂：三丁基锡的氧化物、盐酸盐化合物和磷酸盐化合物，作为木 材保存剂中的菌类杀伤剂。 现在，双三丁基氧化锡【( 】卜b u 3 s n ) 2 0 】，己经广泛地有效地用来防护霉菌对纤 维材料例如棉花织物、木材、纤维素构成的家用品等的侵蚀。例如，木材就是利 用有机锡化合物的1 酒精溶液浸泡、粉涮或真空浸渍达到防护的目的。其它的防 护剂有三丁基苯甲酸锡、三丁基松香酸锡、三丁基亚油酸锡等。纤维素材料对有 机锡化合物有高度结合能力，有人认为是纤维素链的端羟基与有机锡化合物发生 了反应而另有人认为：【( n - b u 3 s n ) 2 0 很容易和残留在木材中的c 0 2 反应生成 ( b u 3 s n h o c o o s n b u 3 它是一种自配位的聚合物，不容易挥发，留在木材表面达到 保护的目的。 1 2 2 3 有机锡化合物在农业生产中的应用 5 中南大学硕士学位论文 第一章绪论 研究发现有机锡化合物在生态环境中，易降解为无毒的无机锡化合物，且无 生物甲基化作用从而区别于具有同样功效的有机砷、有机汞化合物，广泛用做 杀虫剂，减少了对环境的污染和对人体的危害。化学工作者们相继合成了一系列 分别以0 或s 为配位原子的有机锡梭酸酯、硫代甲酸酯、烃基磷酸酯等i 诣铡，研 究了他们的生物活性及其晶体结构，结果表明，由于杂原子o ，n 和s 的引入， 使得有机锡衍生物具有四配位、五配位、六配位甚至七配位的新奇结构，并表现 出许多特殊的生物活性，这也是引起人们极大研究兴趣的重要原因。 薯瘟锡( 三苯基醋酸锡) 是第一个商品化的有机锡类农用化学品，它有效地 防治土豆枯萎病、甜菜褐斑病、烟草黑茎病、花生黑涉病、果树轮纹病、芹菜斑 点病、小豆叶枯病、薄荷锈病等，而且还能显著增加块茎作物的单产量，尤其是 甜菜。后来人们又发现了毒菌锡( 三苯基氢氧化锡) 。用它来防治土豆枯萎病、 甜菜褐斑病、小麦雪腐病、菜豆炭疽病、薄荷锈病、稻斑病等。薯瘟锡和毒菌锡 不但防病效果好，而且还具有耐水冲刷、有效剂量小、低残留等优点。 1 9 6 8 年人们又发现了对螨虫类有更高活性的三环己基氢氧化锡，被用作苹果、 梨、柑桔等果树的杀螨剂，并且对蜜蜂和其它益虫危害极小。另一个很重要的杀 螨剂是螨烷锡，又称为苯丁锡 ( p h c ( c h 3 ) 2 c h 2 ) 3 s n 2 0 ) ，它对植物食性的螨类成 虫和蛹有强烈的杀灭效果，已经广泛地用作各种水果、观赏植物以及温室蔬菜的 杀螨剂。其它的杀螨剂还有三唑锡，最近还发现了有机磷和有机锡结合的高效杀 螨剂。 武汉大学徐汉生等将p h s n - 结构单元引入一系列具有杀菌作用的有机酸中，发 现锡酯的抑菌性能有了显著提高【5 1 1 。南开大学谢庆兰等为了研究烃基的改变对有 机锡羧酸酯结构及其生物活性的影响，合成了一系列有机羧酸锡r c o o s n r i b 低级烷基、芳基、呋喃基、芳氧甲基；r = c y 3 、b u s 、( c h 2 p h ) 3 、( c h 2 s i m e 2 p h ) 3 、 。c y b u 2 c y 2 b u 、m c c y 2 发现与锡原子相连的烃基和锡原子构型有密切关系。所有化 合物都具有高效杀螨活性，有的还具有高效杀菌活性，除草活性和调解植物生长 的作用。其中，除草活性较好的是c 1 2 c 6 h 3 0 0 s n b u ，b u 3 s n o o c 4 i - 1 9 。并且该作者 通过总结发现对于三烃基锡羧酸酯在其脂肪酸中均有随碳链增加而活性减弱的趋 势【5 2 1 。 有机锡农用化学品的主要优点：低植物毒性，一般对非目标组织的毒性低， 它们在环境中较快地转变成毒性较小的r 2 s n x 2 ，r 3 s n x ，最后降解成无毒的无机 锡残渣。降解过程如图1 1 。 6 中南大学硕士学位论文 第一章绪论 氐轴) 归3 氐蝴 吵 文码一告一 u v 或微生物 ( r 2 s n o ) n 。 裁由一品备吣或拗蹑脚 图l - i 有枳棚讹舍物的降解过程 f i g 1 - l t h ed e g r a d a t i o np r o c e s so f o r g a n o t i nc o m p o u n d s 1 2 2 4 有机锡化合物在药物化学中的应用 2 0 世纪7 0 年代初，研究人员发现，有机锡化合物具有较强的抗癌活性。1 9 7 2 年b r o w n 1 5 】首先发现不论是通过口服还是通过注射入鼠体内，p h 3 s n o o c c h 3 对癌 细胞的生长具有抑制作用。1 9 8 0 年c r o w e 【”】等人又发现一些有机锡化合物具有较 好的抗癌活性，n a r a y a n a n 5 4 1 通过研究发现4 8 二烃基锡衍生物和5 0 五、六配位 有机锡化合物对p 3 鹪淋巴细胞性白血病有抑制作用，从此以后，有关有机锡抗癌活 性方面研究越来越多。1 9 8 0 年p c t c t s 5 5 】从数十种有机化合物中筛选出二辛基马来酸 锡具有较好的抗利什曼病作用。实验表明，二辛基马来酸锡的抗利什曼病活性和 目前广泛使用的葡萄糖酸锑钠相当，它的剂量却只有葡萄糖酸锑钠的1 4 ，并且发 现它的实体活性比离体活性好，对于经多种途径的利什曼病均有疗效。1 9 8 2 年， b a r b i e d 等人发现甘氨酰甘氨酸的有机锡衍生物具有抗癌活性【5 6 j 。1 9 8 5 年h u b e r 等 发现胱氨酸、青霉胺的有机锡衍生物对p 3 鼹白血病有较好抑制作用1 5 7 1 ，1 9 8 6 年 g i e l e n 等合成了对p 3 酷、p 8 1 5 及l 1 2 l o 三种白血病有较好抑制作用的c o r l e x o l o n e ( “ 脱氧皮甾醇) 、p y r i d o x i n e ( 红霉素) 的二烃基锡衍生物【5 引。具有抗癌活性的多种 二肽的有机锡衍生物也有报道。胡盛志等利用抗癌药物5 氟尿嘧啶和e t 2 s n c l 2 p h e n 反应制得的e t 2 ( c 1 ) s n ( p h 肌) f u 大大增强了e t 2 s 1 1 c 1 2 p h 的抗癌活性p 9 1 到19 8 9 年，美国国家癌症研究所( n a t i o n a lc a n c e ri n s t i t u t e ) 对2 0 0 0 多种有机锡 化合物进行了抗癌活性测定，结果表明，不管锡的配位数如何，二烃基锡衍生物 比其相应的单烃基、三烃基及四烃基衍生物在抗p 勰3 白血病方面更具有活性【冽。9 0 年代潘华德教授报道了可能替代顺铂的低毒、价廉的抗肿瘤药物【删。当前人们合 成的具有较强生物活性的有机锡化合物其结构大体可分为三类： ( 1 ) 类似顺铂( c i s p l a t i n ) 结构的二烃基锡衍生物 顺铂是目前i 临床运用较广的一种抗癌药物但顺铂类药物( 如图1 2 所示) 7 中南大学硕士学位论文第一章绪论 毒性大，即使在低剂量下使用也会使人恶心、呕吐、对人的肾脏也会造成一定的 危害人们希望通过寻找新的金属类配合物达到降低毒性，提高抗癌活性的目的。 动物实验表明，与顺铂结构类似的二烃基二卤化锡配合物( 如图1 3 所示) 对p 3 髓 白血病有明显的抑制作用。二溴类的化合物比二氯或二碘类化合物具有更高的活 性，二乙基、二苯基有机锡衍生物活性通常更高。而且，抗癌广谱( 对m c f 7 、 e v s a - t 、w i d r 、i g r o v 、m 1 9 m e l 、a 4 9 8 、h 2 6 6 均有优良的抑制作用) ，对肾 脏的危害小，是一类极有希望开发应用的高效广谱抗癌新药【6 1 删。 c 1 c l 侈p ( p h c h 2 ) 2 s n c l 2 - h 2 0 甲苯 ( 2 ) p h c h 2 c i + s n 旦( p h c h 2 ) 3 s n c l 卫( p h c h 2 ) 3 s n l ( 3 )= 2 2 ) 3 s n c l 二l - ( ) i i l 中南大学硕士学位论文 第二章实验部分 m g 1 2 r c h 2 c i + s n 二二与( r c h 2 ) 2 s n c l 2r = n b 1 l o h i v c - q o h 。 = ( r c h 2 ) 2 s n c l 2 一 r c h 2 ) 2 s n 2 ( o ) ( c i ) o h 2 r = h 3 c 沪 长凹一一隆2 ) = l s n a 一2 a 一l ( o c h 2 t s n 图2 1 苄基锡化合物的合成路线 f i g 2 - 1s y n t h e s i sr o u t eo f b e n z y l t i nc o m p l e x 2 3 1 弘一氧三苄基锡( i ) 的合成 ( 4 ) 三苄基氯化锡按文献方法t t o j , ! j 备，在1 5 0m l 的三颈烧瓶中加入2 1 3 鲠0 0 0 5 m 0 1 ) - 一苄基氯化锡和0 4 0 9 ( 0 0 1m 0 1 ) n a o h ，4 0m l 苯及4 0m l 水，不断搅拌回流， l h 后反应液逐渐由混浊变为澄清，反应4h 后冷却至室温，分出苯层，水层用苯 ( 1 0m l x 2 ) 萃取两次，合并苯层，旋转蒸发干溶剂，得白色固体，粗产品用无水乙 醇重结晶得到无色片状晶体，真空2 0 干燥后称重1 8 0 9 ，收率为8 6 o ，m p ： 1 3 肛1 3 l ，与文献值相符【7 1 1 。i r ( k b r 压片) v c m - i ：3 0 4 7 3 ( 神，3 0 1 4 5 ( m ) ， 1 5 9 5 0 ( m ) ，1 4 8 8 9 7 ( v s ) ，1 4 5 0 4 ( s ) ，1 4 7 3 5 ( m ) ，1 2 0 7 似m ) ，1 1 8 0 4 ( m ) ，1 1 0 5 1 ( m ) ，1 0 5 1 1 ( m ) , 9 5 0 8 ( w ) ，8 5 6 3 ( m ) ，8 0 0 4 ( m ) ，7 5 6 o ( v s ) ，6 9 8 2 ( v s ) ，6 6 9 3 ( w ) ，6 5 7 7 ( w ) ，5 4 9 7 ( w ) ，4 4 5 5 ( w ) 。元素分析，按c 2 i h 2 i o s n 的计算值( 呦：c ，6 1 6 6 ；h ，5 1 4 实测值( ) ：c ，6 1 1 5 ； 。 h ，5 2 8 。 1 2 中南大学硕士学位论文第二章实验部分 2 3 2 水合二苄基二氯化锡( i i ) 的合成 在2 5 0m l 三颈烧瓶中，加入1 1 9g ( 0 1m 0 1 ) 经过活化的锡粉，适量的水和 8 0 m l 甲苯，开始搅拌并缓慢加热至微沸，再向其中慢慢滴加1 2 6 9 ( 0 1 m 0 1 ) 氯化苄， 回流5 h 。随着反应进行，有大量白色沉淀生成。停止加热，待反应液冷却后，抽 滤滤液旋转蒸发除去溶剂，得白色固体；固体残渣用丙酮提取，将丙酮旋转蒸 发除去又得部分白色固体。将两部分白色固体合并干燥后，用乙酸乙酯重结晶得 无色针状晶体1 2 0 9 ，收率为6 1 8 ，m p ：1 1 7 一1 1 9 。i r ( k b r 压片) v c m 一： 3 4 1 7 6 ( m ，n - h ) ，3 0 1 4 5 ( m ，苯c - h ) ， 2 9 2 3 9 ( m ) ，2 8