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，常作為有機合成中間體用于醫藥工業.由于碘離子是良好的離去基團,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[1];

碘甲烷也是格式反應良好的引發劑,常用于氯代芳烴等不活潑鹵化物的格氏反應引發。常作為碘甲基蛋氨酸( 維生素 U) 、鎮痛藥、解毒藥等藥物和滅火劑的生產原料，以及其他有機化合物的合成原料，也可作為甲基化試劑用于吡啶的檢驗和顯微鏡的檢查，還可作為熏蒸消毒劑。在農業生產上作為殺真菌劑、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】

無色液體，易揮發，具有甜辣氣味，可以作為輕微的預警特征。當其暴露在一定的光線和濕度條件下，可析出碘而呈現為黃色、棕色或紅色。沸點42．5℃，熔點－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)在細胞質中經非酶促連接形成S-甲基-GSH，再通過轉肽酶轉化成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，產生高毒性代謝產物硫化氫。硫化氫可進一步氧化生成乙酸和硫酸鹽。另一代謝途徑是細胞色素P-450加氧酶系統。碘甲烷通過細胞色素P-450代謝產生甲醛，甲醛經脫氫酶的作用進一步轉化成甲酸，并誘導葉酸依賴的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生毒作用。 碘甲烷被機體吸收后，在體內分布至各臟器，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排出較慢。其分解產物最后經尿、糞排出體外，經尿排泄為主。

【急性毒性】

動物實驗證實碘甲烷主要損害中樞神經系統，對呼吸道及皮膚有刺激作用，亦可引起腎臟損害。急性吸入實驗表明:大鼠吸入碘甲烷蒸氣1h，半數致死濃度(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，中毒大鼠出現喘息、共濟失調、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，大鼠氣管和肺嚴重侵蝕，并伴有肺水腫及出血。也有報道尸檢的動物大部分有腦膜充血和肺淤血。豚鼠內臟鏡檢見腦組織水腫，肝和腎小管細胞混濁、腫脹，肺有炎細胞浸潤;吸入100ppm(560mg/m3)3h，出現嗅上皮輕度損傷，6h出現嗅上皮顯著損傷，但2周后嗅上皮可完全修復。 據報道，人吸入質量濃度為95～143mg/m3碘甲烷蒸氣數小時后，便可出現困倦、頭暈、步態不穩，共濟失調。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。肺組織經顯微鏡檢查顯示肺區支氣管肺炎和出血，多處小動脈可見淋巴細胞和漿細胞浸潤。

【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、氯甲烷沸點低,在常溫下均為氣體,在實驗室獲得不是很方便,而反應對設備的要求較高,因此采用此方法在實驗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式

2.甲醇、碘單質法 醇與碘單質在磷的存在下反應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、碘單質法的反應式

3.乙酸、碘單質法 羧酸與碘及四乙酸鉛在光引發下反應生成碘代烷,此法可以以較高收率合成伯、仲碘代烷,但存在著原子經濟性較差及環境不友好的特點.

圖3為乙酸、碘單質法的反應式

4.甲醇氫碘酸法 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過程中生成,本方法試劑來源方便,操作簡單.

圖4為甲醇氫碘酸法的反應式

具體實驗步驟為：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,控制反應瓶內溫度約為90℃,至不再有餾出液時停止反應,反應時間約為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物碘甲烷沸點相差大,本方法存在著后處理方便,產品純度好的特點.

圖5為硫酸二甲酯法的反應式

具體實驗步驟為：在裝有滴液漏斗、溫度計及邊反應邊蒸餾裝置的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,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%.

【應用】　

碘甲烷常作為碘甲基蛋氨酸(維生素U)、鎮痛藥、解毒藥等藥物和滅火劑的生產原料，以及其他有機化合物的合成原料，也可作為甲基化試劑用于吡啶的檢驗和顯微鏡的檢查，還可作為熏蒸消毒劑。在農業生產上作為殺真菌劑、殺植物寄生線蟲劑、殺土壤病原體劑、播前殺蟲劑和除草劑。 碘甲烷常作為有機合成中間體用于醫藥工業.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[1];碘甲烷也是格式反應良好的引發劑,常用于氯代芳烴等不活潑鹵化物的格氏反應引發?？勺鳛殂櫟獯呋瘎┑脑嫌糜诖呋状剪驶磻?。

【主要參考資料】

[1]楊振平,盛衛堅,賈建洪,高建榮.制備碘甲烷不同方法比較[J].浙江工業大學學報,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展[J].中國職業醫學,2013,40(05):461-464.