有机硒化合物的合成研究进展.doc

有机硒化合物的合成研究进展第40卷第5期2012年3月广州化工GuangzhouChemicalIndustryVo1.40NO.5March.2O12有机硒化合物的合成研究进展王永伟,向纪明(安康学院,陕西安康725099)摘要:许多有机硒化合物具有生理活性,在医药和添加剂等方面显现出巨大的应用前景.有机硒化合物按照结构可以分为:硒化氨基酸,硒化多糖,肌醇硒酸酯,硒化茶多酚,硒化亚油酸等几大类.本文综述了以上各类有机硒化合物的合成方法.关键词:有机硒;化合物;合成中图分类号:062文献标识码:A文章编号:10019677(2012)05002504DevelopmentoftheSynthesisofOrganicSeleniumWANG凡gwei,XIANGJiming(AnkangUniversity,ShaanxiAnkang725000,China)Abstract:Withphysiologicalreactivity,manyorganicseleniumcompoundshadvastapplications,suchasmedicineandfoodadditives,etc.Accordingtostructures,organicseleniumcompoundscanbeclassifiedselenoaminoacid,selenoglycan,inositolselenate,selenoteapolyphenols,andselenolinoleicacid,etc.Forthisreason,thesynthesisofeachkindoforganicseleniumcompoundsabovewerereviewed.Keywords:organicselenium;compounds;synthesis硒作为人体必需的微量元素之一,有多种免疫与生物学功能,尤其是它的预防心血管病,抗肿瘤,抗病毒性疾病以及抗衰老等作用.因此,含硒药物和添加剂等材料成为当今许多科研人员的研究热点.在医药,饲料和食品添加剂等方面,与无机硒化合物相比,有机硒化合物生物活性强,毒性低,吸收率高,污染小,利用有潜力的生物活性成分和无机硒制备具有抑制肿瘤等作用的有机硒化合物具有很大的研究意义.本文综述了有机硒化合物的合成方法.1有机硒化合物的分类有机硒化合物按照结构可以分为:硒化氨基酸,硒化多糖,肌醇硒酸酯,硒化茶多酚,硒化亚油酸,硒化亚麻酸等.2有机硒化合物的合成方法按照上述的分类方法分别介绍这些有机硒化合物的合成方法.2.1硒化氨基酸硒化氨基酸主要有硒化蛋氨酸和硒化半胱氨酸.2.1.1硒化蛋氨酸蛋氨酸是一种人体必需的氨基酸,其主要结构特征是含有硫元素,蛋氨酸中的硫元素在一定的条件下可以为硒元素所取代,生成含硒量可达403000g/g的硒代蛋氨酸.硒代蛋氨酸的合成方法主要有生物化学法和化学合成法两种,以后者为主.(1)Na/LiqNH3法采用硒一苄基硒代高半胱氨酸通过Na/LiqNH,还原切除苄基金项目:安康学院高层次人才科研启动项目(No:AYQDZR200931).通讯作者:王永伟(1977一),男,讲师,主要从事化工新型材料研究.基,再甲基化得到硒代蛋氨酸,se一苄基硒代高半胱氨酸可经Zdansky法或Panter法制备.按Na/LiqNH,法合成硒代蛋氨酸反应路线如下:MeSeCH2CHH(NHCOOHMeScCHCH2CH(NH2)COOMe该法所采用的原料2一氨基一4一溴丁酸不易得且价格较贵,导致该法无经济效益.(2)2一氨基一4一溴丁酸氢溴酸盐取代反应法此法由2一氨基一4一溴丁酸氢溴酸盐采用快速一锅煮,该反应在无水无氧的条件下进行,反应时间不超过3h.Se_+CHSeLiCH3SeCH一cH一cHco0HTHTEoHTN?HBr此法反应步骤少,不需太高的温度和压力,易实现连续化生产,但反应条件苛刻,需在无水无氧的条件下进行,因原料2一氨基一4一溴丁酸氢溴酸盐价格贵,导致该合成方法不具备经济效益.(3)2一氨基一4苄基硒代蛋氨酸取代反应法以2一氨基一4一苄基硒代蛋氨酸为原料,在钠和液氨的条件下,加入碘甲烷反应0.5h,液氨最终通过氮气和微热进行除去.一H2)2一OH00(一瞰HCNHCH一ClC广州化工2012年3月此法反应步骤简单,但是反应条件相对苛刻,后处理麻烦.(4)海因法此法以丙烯醛作为制备硒代蛋氨酸的原料,经加成,环合,水解,中和四个反应步骤得到硒代蛋氨酸.CH3SeCH2CH2CHONaOIH0160C5kg/cmHSeCHCHCOONa322Cl+一地CH3SeCH2cn一coon+c此法因在环合过程中用到氰化钠,此物属于剧毒物,实验起来对人和环境造成一定危害.(5)三锅煮法反应由7个步骤组成,以廉价的蛋氨酸为原料,仅要求连续三锅煮得到最终所需产物硒代蛋氨酸.其中第一锅煮由蛋氨酸首先经甲基氧化,再水解得到产物,然后在盐酸的作用下环化为2一氨基一4一溴丁酯,经分离后进行第二锅煮,将分离后的产物在氢溴酸的作用下开环得到2一氨基一4一溴丁酸氢溴酸盐.将上述产物经分离后进行第三锅煮,首先在甲醇和盐酸的作用下发生酯化反应,接着在甲基硒锂和相关溶剂作用下发生反应得到最终产物.此法原料虽然易得,但过程路线相对烦琐,且副反应多,是此法的不利因素.第一锅:第二锅:第三锅:HBrinAceticAcid100.55ho-I;BN瞄C1一lHCllMeOH/八oon型/j.NH(I)MeSeLi/B(OBu)t.,5rainl(2)OH-/IO/Me,O,H,r.t.,5mins/,/人c0HDc一JH(6)丁酸内酯法该法经五步反应:二甲基二硒的制备甲硒醇钠的制备一0【一溴代丁酸内酯的制备一0L一氨基一一丁酸内酯一硒代蛋氨酸的合成.4Se+N2H2+4KOH-2K2Se+N2+4H1OK2Se+2CH31-+CLSeSe-CH+2KIc地一se_seCI-I,+2NaBIL+6cH徊H-cSe+2B(OCH3),+7H2一一wHC删(7)蛋氨酸法由蛋氨酸起始合成0【一氨基一一丁酸内酯,再与甲硒醇钠开环反应制备硒代蛋氨酸.在相同提取条件下,乙醇溶液中乙醇比列的增加更有利于从浓缩液萃取出绿原酸有效成分,在乙醇溶液浓度达到70%时,得到的绿原酸成分最多.,?,._NHNHHONaQHCH,SeSecfl.1矗2CH6eNaHH2地s/v人尝箬(/人coo(8)生物合成法硒代蛋氨酸的生物合成通常采用发酵法和酶法J,工艺条件难以管理,产品收率低.(9)其他合成方法毛建卫等发明了一种硒代蛋氨酸的制备工艺,由二氯化硒合成,四氯化硒合成,蛋氨酸盐合成,蛋氨酸硒合成等工序组成.董国臣.提供了一种化学法生产硒代蛋氨酸,即用甲硒醇与丙烯醛反应合成甲硒基丙醛中间体,在蛋氨酸生产线上合成硒代蛋氨酸.魏学红等由蛋氨酸环合得一氨基丁内酯盐酸盐,再由甲硒醇钠和仅一氨基丁内酯盐酸盐进行加成开环制得硒代蛋氨酸,条件温和,适合工业化生产.2.1.2硒化半胱氨酸的合成方法(1)化学合成方法与硒代蛋氨酸相比,2一甲基硒代半胱氨酸具有毒性小,补硒效果好,抗癌等生物活性强等优点.2一甲基硒代半胱氨酸主要有三种合成方法:一是将氯丙氨酸与NaSe反应生成硒代半胱氨酸,然后用金属No/NH还原,再用CHI烷基化得2一甲基硒代半胱氨酸,该法涉及超低温和活泼危险金属钠,反应条件苛刻,原料氯丙氨酸价格高,生产成本较高:二是在三烷(芳)基磷或亚磷酸盐存在下,叔丁氧酰基丝氨酸与偶氮二甲酸二酯反应生成B内酯,然后与甲硒醇或其盐反应生成叔丁氧酰基保护的硒甲基硒代半胱氨酸,最后脱保护得2一甲基硒代半胱氨.B耋;一第4O卷第5期王永伟等:有机硒化合物的合成研究进展27酸,该法原料丝氨酸和保护试剂昂贵,生产成本较高:三是用甲硒醇钠取代氯丙氨酸或氯丙氨酸甲酯中的氯,得2一甲基硒代半胱氨酸,该法原料氯丙氨酸价格高,生产成本较高.(2)生物合成方法硒代半胱氨酸的生物合成也是沿丝氨酸途径,但形成丝氨酸后硒代半胱氨酸的合成过程有着自身的特点.2.1.3其他硒化氨基酸的合成方法郑从华l叫提供了一种氨基酸硒的合成方法,将碱式二氧化硒溶于无机酸,碱中和析出胶体SeO?H0,之后将其加入氨基酸的水溶液中,6O一80下络合反应,蒸干得氨基酸硒.2.2硒化多糖人工合成硒多糖主要有以下3种方式:一是在温和条件下使用单体硒,亚硒酸或亚硒酸钠等对多糖进行硒化修饰;二是利用化学性质活泼,具有酰氯结构的SeOC1,作为硒化试剂;三是将含硒的功能基团接枝到多糖分子上.(1)硒化壳聚糖的合成壳聚糖是一种天然的碱性多糖高聚物,由于壳聚糖分子中有一NH:和一OH活性基团,所以可以通过在活性基因上引入新的基团,对其进行改性.肖玲等发明了一种壳聚糖亚硒酸盐的制备方法,产品易被吸收,广泛应用于医药保健,农牧业等领域.孔涛等采用亚硒酸钠与壳聚糖化学合成壳聚糖硒,具体合成方法是:将壳聚糖加入醋酸溶液,搅拌至溶液澄清,缓慢加入适量NaSeO,用10%HNO调节溶液pH值,进行离心分离,取上清液,加入3倍量95%乙醇,离心,洗涤,再次离心,洗涤,低温烘干,最后得到淡黄色壳聚糖硒.(2)硒化葡萄糖的合成彭秀兰报道了一种氨基葡萄糖赖氨酸硒盐的生产方法,二价的亚硒酸根负离子分别配合氨基葡萄糖和赖氨酸生成配合物.(3)硒化卡拉胶的合成林晓芝等用NaBH还原硒粉得se一或一SeSe一,制得相应的乙酸硒醚,再用乙酸硒醚分别与邻氨基苯甲酸和水杨酸反应引入其他基团,最后这些合成的化合物通过形成酰氯与麒麟菜多糖(又叫卡拉胶)中的羟基醚化得到含硒醚或二硒醚结构的新型硒多糖.2.3硒化亚油酸,硒化亚麻酸亚油酸(即十八碳二烯一9,12一酸)和亚麻酸(即十八碳三烯酸9,12,15一酸)是人体正常生长必需的不饱和脂肪酸,能改善血管功能,增强免疫力,并对肿瘤的发生和发展具有明显的抑制作用.硒化亚油酸,硒化亚麻酸由人体所必需的营养素硒与亚油酸和亚麻酸通过化学方法合成.2.4肌醇硒酸酯肌醇,环己六醇,可通过从米糠,玉米或小麦中提取得到的植酸六磷酸肌醇钙镁水解后经石灰乳中和而得.从肌醇出发,通过浓硫酸醋化等反应可得到肌醇六硫酸酯钠,将其溶于水中,在一定的条件下进行硒化反应制备肌醇硒酸酯.2.5硒化茶多酚茶多酚是从茶叶中提取出的多酚类混合物,是一种性能十分忧异的天然抗氧化剂,具有清除体内自由基,抑制及阻断致癌物和致突变物的产生,以及提高免疫力等一系列功效,在临床上已大量用作抗肿瘤,抗辐射和降血压等的药物.茶多酚通过硒化,微量元素与茶多酚分子有机地结合,可得到硒化茶多酚.2.6其他有机硒化合物的合成方法(1)富里酸硒的合成富里酸,又名黄腐酸,含有较多的羟基(一OH),酚羟基(一CHOH),甲氧基(一OCH3),羧基(一COOH)等含氧活性基团,易溶于水,对金属离子有较强的络合和螯合能力.硒具有3d4s.4P4电子结构,与含氧基团有较强的成键倾向,在低酸和弱碱性条件下,与富里酸络合生成低分子量的硒一富里酸螯合物,结构稳定,活性很强,易溶于水.杨忠才等首先利用生物技术合成富里酸,然后加入硒盐,控制一定条件,使其生成螯合物富里酸硒,用其配制成多种有机活性硒肥.(2)硒唑型西佛碱的合成廖芳丽将一氨基硒唑与一氨基苯并硒唑与水杨醛在乙醇中以吡啶为催化剂回流反应3h,硒唑与水杨醛经胺对碳基的亲核加成生醇胺,再由醇胺脱水生成硒唑型西佛碱.合成路线如下:+OH.一H0CH:.一Etoh/pyri_eR(2)(3)硒脲的合成硒脲的合成方法主要有以下3种:硒化氢与氨基氰反应L25_先用硒粉与铝粉混合灼烧后生成硒化铝,硒化铝再与水反应产生硒化氢气体,将硒化氢气体通人50的氨基氰溶液中反应310h即可反应生成硒脲.减压浓缩为原体积的1/5时过滤,将滤液倒入乙醇中,析出结晶,过滤出结晶.合成路线如下:利用此法制得的硒脲收率低,污染大,但目前工业上普遍使用这种方法.硒化氢和S一甲基假硫脲反应6_本法中硒化氢同样采用硒化铝与水制备,S一甲基假硫脲采用碘甲烷与硫脲在乙醇中反应制备,具体步骤为:先将硫脲溶于乙醇,然后加入碘甲烷,室温反应1h,再回流反应1h即得,将硒化氢通人s一甲基假硫脲溶液中即可制得硒脲.其合成路线如下:nI+nH一NHs洲Si,CH硒氢化钠与s一甲基假硫脲反应s一甲基假硫脲如上述(2)的方法制备.实验步骤为:先将硒粉和NaBH混合均匀,然后将反应体系反复抽真空,通氮气后加入乙醇,剧烈反应停止后回流,反应掉过量的NaBH,即得近无色NaHSe溶液,然后加入s一甲基假硫脲溶液,回流反应2h,加入冰醋酸蒸发溶剂至1015mL,即可析出无色针状晶体硒脲.合成路线如下:wH2CSNH,.-.-n.uwn;一n一旦!-wncsnSlCH(下转第30页)广州化工2012年3月参考文献ChambersLD,StokesKR,WalshFC,eta1.ModernapproachestomarineantifoulingcoatingsJ.SurfaceandCoatingsTechnology,2006.201:36423652.WeinellCE,RollJ,MarshN,eta1.AntifoulingsiliconeeltomersforoffshorestrncturesJ.Corrosion,2006,March:1216.KuzminYL,TroschenkoVN,MedyanikTE,eta1.Sedelnikov.ElectrodematerialsforcathodicCOITOSiOnprotectionsystemsforshipsandmarineconstructionsJ.RussianJournalofGeneralChemistry,2010.80:21432150.陈艳辉,李超柱,黎丹戎.动物蛋白酶酶解制备广西产牡蛎肉抗肿瘤活性肽的实验研究J.食品工业科技,2010,31(08):167169.马士德,李伟华,孙虎元.海洋腐蚀的生物控制J.全面腐蚀控制,2006,20(3):57.许昆明.海洋生物膜的形成及其对金属腐蚀的影响J.海洋科学,2008,32(9):7175.刘勐伶,严涛.南海污损生物生态研究进展J.海洋通报,2006,25(1):8491.张明明,赵文,于世超.我国海洋污损生物的研究概况J.水产科学,20o8,27(10):545549.9王甲春,阎培渝.海洋混凝土污损生物腐蚀机理的研究进展J混凝土,2009(10):2426.1O杨海洋,黄桂桥,王佳.生物污损对碳钢海水腐蚀的影响J.腐蚀与防护,2009,30(O2):788O.11洪雪宝,林瑞木,李德楷,等.几种海洋附着生物对海洋用钢影响的电化学研究J.海洋:中文版,1989,11(05):645649.12黄宗国,王建军,林盛,等.北部湾污损生物生态研究J.海洋学报:中文版,1992,14(o4):94104.13G.FRiedei,G.R.Abbe,J.G.Sanders.Silverandcopperaccumulationintwoestuarinebivalves,theeternoyster(crassostreavirginica)andthehookedmussel(ischadiummcuum)inthepatuxentriverestuary,Maryland.Estuanes,1995,18:445455.14G.FRiedei,G.R.Abbe,J.G.Sanders.Temporalandspatialvariationsoftracemetalconcentrationsinoystersfromthepatuxentriver,Maryland.Estuanes,1998,21:423434.15x.X.Sheng,Y.P.Ting,S.O.Pehkonen.TheinfluenceofsulphatereducingbacteriabiofilmonthecorrosionofstainlesssteelAISI316.CorrosionScience,2007,49:21592176.16C.Caplat,E.Mottin,J.M.Lebel,eta1.Mahaut.Impact0fasacrificialanodeasassessedbyzincaccumulationindifferentorgansoftheoystercrassostreagigas:resultsfromlongandshortterralaboratorytests.ArchEnvironContainToxieo1.2011.DOI10.10昕/s0024401197370.(上接第27页)3结语虽然有机硒化合物的合成方法很多,但化学合成方法反应步骤多,产率低,工艺条件复杂,很难实现产业化,因此国内外都没有实现中试实验生产;生物合成法产率低,生产量少,也很难产业化.因此,合成有机硒化合物仍然需要进一步加强研究.参考文献1刘贵银,李兰忠,张胜波.正交试验优化忍冬藤中绿原酸提取工艺J.济宁医学院,2003,26(3):37.2刘军海,裘爱泳.绿原酸及其提取纯化和应用前景J.粮食与油脂,2003(9):4446.3乌兰,张泽生.金银花中绿原酸的提取及检测J.食品科学,2005,26(6):130134.4石玲艳.破布叶的化学鉴别方法J.广西中医药,1993,16(1):4O.5林丽洋,贺英菊,罗巍伟,等.增强绿原酸水溶液稳定性的方法研究J.华西药学杂志,2005,20(3):225227.6MooresR.G.DeterminationofChlorogenicAcidinCoffeeJ.AnalChem,1948,20:620.7Paluekim,WolfeJ.P.,IasamymP.SynthesisofoxygenheterocyclesviaapalladiumcatalyzedCObondformingreactionJ.J.Am.Chem.Soc.,1996,118:1033310334.8程天德,吴永尧.硒蛋白的生物合成与调控J.生命的化学,2004,24(5):394396.9毛建卫,洪作鹏,崔艳丽.一种有机硒的制备工艺P.CN1242987C.2006222.1O董国臣.甲硒基丙醛法制备硒代蛋氨酸P.CN1219760C.2005921.11魏学红,董国臣,郝俊生,等.一种硒代蛋氨酸的合成方法P.CN1295214C.2007117.12Spallholz,J.E.,Reid,T.W.,Walkup,R.D.AmethodofusingsyntheticL2Se2methylselenocysteineasanutraceuticalandamethodofitssynthesisP.EP1205471,20020515.13AndreadouI.,MengeW.M.,CommandeurJ.N.SynthesisofnovelSe2substitutedselenocysteinederivativesaspotentialkidneyselectiveprodrngsofbiologicallyactiveselenolcompounds:evaluationofkineticsofB2eliminationreactionsinratrenaleytosolJ.Journalof