74-88-4 / 一起來了解碘甲烷

【概述】

碘甲烷別名甲基碘,英文名:Iodomethane,Methyliodide,屬鹵代甲烷( 氯甲烷、溴甲烷、碘甲烷) 類化合物，常作為有機(jī)合成中間體用于醫(yī)藥工業(yè).由于碘離子是良好的離去基團(tuán),碘甲烷是非常好的甲基化試劑,常用于醇、酚、酮、酯、羧酸、氨基化合物、氰基化合物、硝基烷烴、砜、亞砜、亞胺及腙的甲基化反應(yīng)[1];

碘甲烷也是格式反應(yīng)良好的引發(fā)劑,常用于氯代芳烴等不活潑鹵化物的格氏反應(yīng)引發(fā)。常作為碘甲基蛋氨酸( 維生素 U) 、鎮(zhèn)痛藥、解毒藥等藥物和滅火劑的生產(chǎn)原料，以及其他有機(jī)化合物的合成原料，也可作為甲基化試劑用于吡啶的檢驗(yàn)和顯微鏡的檢查，還可作為熏蒸消毒劑。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上作為殺真菌劑、殺植物寄生線蟲劑、殺土壤病原體劑、播前殺蟲劑和除草劑。

【理化性質(zhì)】

無色液體，易揮發(fā)，具有甜辣氣味，可以作為輕微的預(yù)警特征。當(dāng)其暴露在一定的光線和濕度條件下，可析出碘而呈現(xiàn)為黃色、棕色或紅色。沸點(diǎn)42．5℃，熔點(diǎn)－66．1℃，比重3．325，在20℃的水中溶解度為1．4%，極易溶于丙酮、乙醇、苯、二乙基乙醚和四氯化碳。

【代謝途徑】

碘甲烷主要代謝途徑是碘甲烷和谷胱甘肽(GSH)在細(xì)胞質(zhì)中經(jīng)非酶促連接形成S-甲基-GSH，再通過轉(zhuǎn)肽酶轉(zhuǎn)化成S-甲基半胱氨酸(SMC)，繼之形成N-甲硫基乙酸基甘氨酸、甲基硫代乙酸、甲基硫醚氨酸。SMC和N-甲硫基乙酸基甘氨酸可以在人類的尿液中檢測到。SMC由脫羧基酶和脫氨基酶的作用分解成甲硫醇。線粒體中的脫甲基酶再使甲硫醇脫去甲基，產(chǎn)生高毒性代謝產(chǎn)物硫化氫。硫化氫可進(jìn)一步氧化生成乙酸和硫酸鹽。另一代謝途徑是細(xì)胞色素P-450加氧酶系統(tǒng)。碘甲烷通過細(xì)胞色素P-450代謝產(chǎn)生甲醛，甲醛經(jīng)脫氫酶的作用進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成甲酸，并誘導(dǎo)葉酸依賴的C1途徑組成高分子或氧化生成二氧化碳。另外有一小部分代謝途徑是通過大分子甲基化作用直接釋放出離子產(chǎn)生毒作用。 碘甲烷被機(jī)體吸收后，在體內(nèi)分布至各臟器，以血液、甲狀腺、肺和腎水平最高，肝、脾和心次之，腦組織較少。暴露后12d，尿中仍有大量的碘，故推測碘甲烷從體內(nèi)排出較慢。其分解產(chǎn)物最后經(jīng)尿、糞排出體外，經(jīng)尿排泄為主。

【急性毒性】

動物實(shí)驗(yàn)證實(shí)碘甲烷主要損害中樞神經(jīng)系統(tǒng)，對呼吸道及皮膚有刺激作用，亦可引起腎臟損害。急性吸入實(shí)驗(yàn)表明:大鼠吸入碘甲烷蒸氣1h，半數(shù)致死濃度(LC50)為1458ppm(8165mg/m3);吸入4h，絕對致死濃度(LC100)為1198ppm(6709mg/m3)。LC50為691ppm(3870mg/m3)時，中毒大鼠出現(xiàn)喘息、共濟(jì)失調(diào)、活動減弱、流鼻涕、呼吸困難、鼻周圍有紅色氣泡分泌物;死亡大鼠尸檢肉眼可見腦垂體、肺、胸腺、腎上腺淤血或出血，胃腸脹氣和出血;吸入32100ppm(179760mg/m3)，15min，動物尸檢顯示，大鼠氣管和肺嚴(yán)重侵蝕，并伴有肺水腫及出血。也有報(bào)道尸檢的動物大部分有腦膜充血和肺淤血。豚鼠內(nèi)臟鏡檢見腦組織水腫，肝和腎小管細(xì)胞混濁、腫脹，肺有炎細(xì)胞浸潤;吸入100ppm(560mg/m3)3h，出現(xiàn)嗅上皮輕度損傷，6h出現(xiàn)嗅上皮顯著損傷，但2周后嗅上皮可完全修復(fù)。 據(jù)報(bào)道，人吸入質(zhì)量濃度為95～143mg/m3碘甲烷蒸氣數(shù)小時后，便可出現(xiàn)困倦、頭暈、步態(tài)不穩(wěn)，共濟(jì)失調(diào)。急性碘甲烷中毒死亡病例解剖顯示:心臟蒼白，心肌松弛，所有器官“充血”，包括大腦，部分大腦梗塞。肺組織經(jīng)顯微鏡檢查顯示肺區(qū)支氣管肺炎和出血，多處小動脈可見淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞浸潤。

【制備方法】

1.鹵原子交換法 鹵原子交換法是由氯代烴、溴代烴制備碘代烴的常用方法,但由于溴甲烷、氯甲烷沸點(diǎn)低,在常溫下均為氣體,在實(shí)驗(yàn)室獲得不是很方便,而反應(yīng)對設(shè)備的要求較高,因此采用此方法在實(shí)驗(yàn)室制備碘甲烷受到一定的限制.

圖1為鹵原子交換法的反應(yīng)式

2.甲醇、碘單質(zhì)法 醇與碘單質(zhì)在磷的存在下反應(yīng)是碘代烷制備的另一方法,但此方法更適合于由仲醇或叔醇制備仲碘代烴或叔碘代烴,因此在碘甲烷的制備中也受到一定的限制.

圖2為甲醇、碘單質(zhì)法的反應(yīng)式

3.乙酸、碘單質(zhì)法 羧酸與碘及四乙酸鉛在光引發(fā)下反應(yīng)生成碘代烷,此法可以以較高收率合成伯、仲碘代烷,但存在著原子經(jīng)濟(jì)性較差及環(huán)境不友好的特點(diǎn).

圖3為乙酸、碘單質(zhì)法的反應(yīng)式

4.甲醇?xì)涞馑岱?由醇與氫碘酸作用是碘代烷制備的常用方法,氫碘酸通常由碘化堿鹽與酸在反應(yīng)過程中生成,本方法試劑來源方便,操作簡單.

圖4為甲醇?xì)涞馑岱ǖ姆磻?yīng)式

具體實(shí)驗(yàn)步驟為：在100mL燒瓶中加入33.2g碘化鉀(0.2mol),18～36mL水,9.6g甲醇(0.3mol),一次性加入0.1～0.22mol的酸,裝成分餾裝置,加熱,控制反應(yīng)瓶內(nèi)溫度約為90℃,至不再有餾出液時停止反應(yīng),反應(yīng)時間約為3～5h.餾出液用10mL水洗滌后用氯化鈣干燥,得粗品約11.4g,純度為95.0%,收率約為40%. 5.硫酸二甲酯法 硫酸二甲酯是工業(yè)上常用的甲基化試劑.采用此方法制備碘甲烷時,由于原料硫酸二甲酯與產(chǎn)物碘甲烷沸點(diǎn)相差大,本方法存在著后處理方便,產(chǎn)品純度好的特點(diǎn).

圖5為硫酸二甲酯法的反應(yīng)式

具體實(shí)驗(yàn)步驟為：在裝有滴液漏斗、溫度計(jì)及邊反應(yīng)邊蒸餾裝置的100mL三口燒瓶中加入33.2g碘化鉀(0.2mol)、0～18.0mL水,再加入0～2.0g碳酸鈣,攪拌,加熱,保溫到60～65℃,在滴液漏斗中加入12.6～25.2g硫酸二甲酯(0.1～0.2mol),緩慢滴加,控制滴加速度以保持有連續(xù)餾出液餾出,至硫酸二甲酯加完后不再有餾出液時停止反應(yīng),滴加時間約為1h.餾出液用20mL水洗滌后用氯化鈣干燥,得粗品約26.4g,純度為98.6%,收率約93.0%.

【應(yīng)用】　

碘甲烷常作為碘甲基蛋氨酸(維生素U)、鎮(zhèn)痛藥、解毒藥等藥物和滅火劑的生產(chǎn)原料，以及其他有機(jī)化合物的合成原料，也可作為甲基化試劑用于吡啶的檢驗(yàn)和顯微鏡的檢查，還可作為熏蒸消毒劑。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上作為殺真菌劑、殺植物寄生線蟲劑、殺土壤病原體劑、播前殺蟲劑和除草劑。 碘甲烷常作為有機(jī)合成中間體用于醫(yī)藥工業(yè).常用于醇、酚、酮、酯、羧酸、氨基化合物、氰基化合物、硝基烷烴、砜、亞砜、亞胺及腙的甲基化反應(yīng)[1];碘甲烷也是格式反應(yīng)良好的引發(fā)劑,常用于氯代芳烴等不活潑鹵化物的格氏反應(yīng)引發(fā)。可作為銠碘催化劑的原料用于催化甲醇羰基化反應(yīng)。

【主要參考資料】

[1]楊振平,盛衛(wèi)堅(jiān),賈建洪,高建榮.制備碘甲烷不同方法比較[J].浙江工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2008,36(06):619-621.

[2]張毅南,王福祥,張國輝,王巖,徐波.碘甲烷急性中毒研究進(jìn)展[J].中國職業(yè)醫(yī)學(xué),2013,40(05):461-464.