物質(zhì)簡介
硫代酸酯簡而言之就是硫酯,是一分子羧酸與一分子硫醇發(fā)生取代反應(yīng),脫去一分子水縮合而成的化合物。該分子的特點是具有一個硫酯鍵,是硫酯鍵的斷裂可以釋放出大量能量,在生命體中起著功能的作用。它是由一個硫原子(S)和一個?;–O)通過共價鍵形成的官能團。硫代酸酯的通式為R-O-CO-R'。這類化合物的種類繁多,運用也是很廣泛的。
另一類的化學(xué)物質(zhì)也會被看作是硫酯,這一類的化學(xué)物質(zhì)可看成是脂鍵中的?;系难踉訛榱蛟铀〈渫ㄊ絼t是R-O-CS-R'。這一類物質(zhì)可以通過Lawesson試劑和酯的反應(yīng)生成。這種硫代羰基化合物可用于有機合成。最近帝國學(xué)院教授東尼·巴雷特將硫酯用于非環(huán)狀化合物的糖合成取得成功。
某些生物化學(xué)家認(rèn)為硫酯在生命起源的過程中扮演很重要的角色。一位諾貝爾獎得主,比利時的Christian de Duve,認(rèn)為先有一個"硫酯世界",再發(fā)展到"RNA世界",硫酯是有機體的直接祖先。
形成方式
當(dāng)一個巰基(通式為R-SH)和一個羧基(R'-COOH)結(jié)合就形成了硫酯。過程中釋放一分子水,產(chǎn)物就是: R-S-CO-R'。
硫酯建是高能化學(xué)鍵,就好像在所有生物體內(nèi)提供能量的三磷酸腺苷里的高能磷酸鍵。
這就表明了硫酯是在ATP分解或合成過程中的中間產(chǎn)物。所有的酯鍵形成(包括脂類)都需要硫酯的參與。這些物質(zhì)參與了細(xì)胞內(nèi)多種物質(zhì)的合成,包括肽,脂肪酸, 固醇,萜烯, 卟啉和其他。另外,硫酯是一些特別古老的ATP組裝途徑的中間產(chǎn)物。在這兩個例子里面,硫酯都比ATP更直接得參加了能量的消耗與生成。換句話說,硫酯是在那個沒有ATP的硫酯世界里充當(dāng)了ATP的角色。事實上,硫酯可能幫助ATP形成磷酸鍵。
馬洛硫酯
本品為1,3-二硫雜茂-2-叉丙二酸二異丙酯,按干燥品計算,含C12H16O4S2應(yīng)為97.5~102.0%。
本品為淡黃色結(jié)晶或結(jié)晶性粉末;稍有異臭,味苦;遇光色漸變橙紅。
本品在醋酸乙酯中極易溶解,在乙醇、丙酮或乙醚中易溶,在水中幾乎不溶。
熔點:本品的熔點(中國藥典1990年版二部附錄15頁),為59~63℃(熔距不得超過2℃)。
馬洛硫酯口服后對于血漿總蛋白、白蛋白、膽堿酯酶活性及肝總蛋白的低下具有改善作用,對于血清轉(zhuǎn)氨酶活性上升及血漿總膽固醇低下,均能使之恢復(fù)正常。馬洛硫酯作用于肝細(xì)胞,促進(jìn)核糖核酸(RNA)合成,激活核糖體而提高蛋白質(zhì)合成能力,從而激活肝功能并抑制肝纖維化的進(jìn)展,改善肝臟的蛋白質(zhì)代謝,并伴有氨基轉(zhuǎn)移酶、膠質(zhì)反應(yīng)和γ-球蛋白等的改善。適用于代償性肝硬化時肝功能的改善。臨床亦用于慢性肝炎及肝硬化引起的低蛋白血癥。
合成文獻(xiàn)
鐵催化在水作為溶劑的條件下醛類化合物與硫醇化合物反應(yīng)合成硫酯化合物。
實際運用
硫酯類抗氧劑的合成與應(yīng)用:硫酯類抗氧劑產(chǎn)銷量占含硫類抗氧劑 90%以上,是 20 世紀(jì) 40 年代國外工業(yè)化抗氧劑的最重要品種之一。國產(chǎn)硫酯類抗氧劑主要有 4 個產(chǎn)品:硫代二丙酸二(十二醇)酯(DLTP 或DLTDP),硫代二 丙 酸 二(十 八 醇)酯(DSTP 或 DSTDP),硫 代 二丙酸二(十三醇)酯(DTDTP 或 DTDTDP,液體抗氧劑),硫 代 二 丙 酸 二(十 四 醇)酯(DMTP 或 DMTDP)。[1]
合成工藝國內(nèi)外合成硫酯類抗氧劑,無 論 采 用 何 種工藝路線,絕大部分以天然油脂衍生物高碳醇為原料,例如十二醇(月桂醇)、十八醇(硬脂醇)、十四 醇(肉 豆 蔻 醇)等。因 此,硫 酯 類 抗 氧 劑 的80%~85%碳組成來源于可再生資源, 發(fā)展硫酯類抗氧劑,更符合循環(huán)經(jīng)濟和可持續(xù)發(fā)展的理念。合成硫酯抗氧劑根據(jù)所用主要原料可以分為β-氯丙酰氯、丙烯腈、丙烯酸及丙烯酸酯及丙烯酸酯交換等 5 種生產(chǎn)工藝。
1.1 β-氯丙酰氯工藝
首先由 β-氯丙酰氯和月桂醇(十二醇)反應(yīng),生成 β-氯丙酸十二酯,化學(xué)反應(yīng)式如下:
ClCHCHCOCl + CHOH → ClCHCHCOOCH + HCl
再將 β-氯丙酸十二酯和硫化鈉反應(yīng)生成硫代二丙酸二月桂酯,經(jīng)后處理即得到抗氧劑 DLTP。
2ClCHCHCOOCH+ NaS → S(CHCHCOOCH) + 2NaCl
此工藝原料價格高,設(shè)備腐蝕嚴(yán)重,較難工業(yè)化。
1.2 丙烯腈工藝
以丙烯腈為原料生產(chǎn)硫代酯抗氧劑,可分為丙烯腈-硫化氫路線和丙烯腈-硫化鈉兩種合成路線。
1.3丙烯酸工藝
首先在氫氧化鈉存在下丙烯酸和硫化氫縮合,得到硫代二丙酸二鈉,再以鹽酸將其酸化得到硫代二丙酸。
分離干燥后的硫代二丙酸和月桂醇酯化反應(yīng)后精制即得到抗氧劑 DLTP。該工藝雖然比丙烯腈工藝路線稍簡單和清潔,但要消耗酸堿,并產(chǎn)生一定量廢水。同時雖然不用固體原料,但仍要處理固體硫代二丙酸中間體。
1.4丙烯酸酯工藝
以丙烯酸酯類生產(chǎn)硫酯類抗氧劑,可采用丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯等,但以用丙烯酸甲酯較為合理,以丙烯酸甲酯為原料,該路線又可分為 3 種不同的生產(chǎn)工藝。
1.5丙烯酸酯酯交換工藝
北京助劑研究所于 20 世紀(jì)末將丙烯酸酯酯交換工藝應(yīng)用于 DLTP 或 DSTP 工業(yè)化生產(chǎn)。生產(chǎn)實踐證明, 丙烯酸酯酯交換生產(chǎn)硫代酯類抗氧劑新工藝,是具有諸多優(yōu)勢的先進(jìn)生產(chǎn)工藝,該工藝只需兩步化學(xué)反應(yīng), 即得到 DLTP 或 DSTP 等多種硫代酯類抗氧劑。
這種工藝有以下優(yōu)點:
①只需兩步化學(xué)反應(yīng)即可得到硫代酯類抗氧劑 DLTP、DSTP,生產(chǎn)工藝流程短,設(shè)備臺數(shù)少,投資少,建設(shè)周期短,節(jié)省能源和勞動力。
②所用原料品種少,避免了使用固體原料和固體中間體,貯運及操作方便,勞動強度低。
③副產(chǎn)物品種少,質(zhì)量輕,只有甲醇 1 種,便于處理和回收利用。
④不產(chǎn)生工藝廢水,三廢污染少,是一種清潔生產(chǎn)工藝。
⑤本工藝以硫代二丙酸二甲酯為中間體,更換原料脂肪醇,不需變動其他工藝設(shè)備,即可生產(chǎn)其他硫代酯類抗氧劑產(chǎn)品。因此,本工藝是硫代酯類抗氧劑生產(chǎn)通用新工藝,實現(xiàn)用一套工藝裝備生產(chǎn)多種產(chǎn)品。
⑥新工藝生產(chǎn)的硫代酯類抗氧劑產(chǎn)品質(zhì)量高,抗熱氧化能力和抗銅害老化性能高。
應(yīng)用技術(shù)進(jìn)展受阻酚主抗氧劑屬于鏈終止型抗氧劑,在聚合物穩(wěn)定化過程中通過供給氫原子以及和自由基反應(yīng)生成惰性產(chǎn)物,終止鏈增長而達(dá)到抗氧化目的。但氫轉(zhuǎn)移的結(jié)果導(dǎo)致聚合物氫過氧化物生成。硫代酯類抗氧劑能夠有效地分解聚合物氫過氧化物,使之轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的產(chǎn)物,從而使聚合物耐熱氧老化及不變色。
結(jié)語美國、日本和西歐硫酯類抗氧劑年消費總量約 15 kt 左右,硫酯類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑消費量之比在 1∶4 左右,我國硫酯類抗氧劑和亞磷酸酯類抗氧劑消費量之比小于 1∶8,這是國內(nèi)外抗氧劑產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的一個顯著差別。國外 DLTP 等硫酯類抗氧劑在抗氧劑生產(chǎn)及消費總量中占有一定份額,歷經(jīng) 50 多年,經(jīng)久不衰,除了生產(chǎn)工藝不斷改進(jìn)和提高之外,其應(yīng)用技術(shù)不斷發(fā)展也是重要原因之一。因此,改進(jìn)硫酯類抗氧劑生產(chǎn)工藝,進(jìn)一步加強硫酯類抗氧劑的應(yīng)用技術(shù)和配方研究是刻不容緩的工作。