[发明专利]氘代氨制备方法及以其作为氘源参与的氘代反应

说明书

本发明提供了一种氘代氨制备方法及以其作为氘源参与的快速氘代反应，属于有机合成技术领域。本发明氘代氨的制备方法包括以下步骤：将腈基类化合物在氘源氛围下经催化剂作用得到氘代胺。本发明的氘代氨制备方法，通过简单的有机反应在温和条件下一步即可得到目标产物，操作简单；所产生的氘代氨可直接作为氘源，与活性氢快速发生氢氘交换反应合成相应的氘代化合物。含活性氢的化合物包括羟基化合物、硫醇化合物、炔基化合物、酚基化合物、硅氢化合物或氨基化合物。本发明反应条件温和、操作成本低，具有较广普适性。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，尤其是指一种氘代氨制备方法及以其作为氘源参与的氘代反应。

背景技术

氘代氨(ND₃)由英国化学家Hugh Stott Taylor在1933年通过氮化镁和氘水反应首次制备出来。氘代氨是由一个氮原子和三个氘原子组成的，常温下是一种无色、有刺激性气味的气体。氘代氨的经济价值非常高，具有应用范围广泛的特点，在很多领域中都发挥着非常重要的作用。由于在Barnard 1星云中观察到氘代氨这件事证实了氘代氨在探索恒星形成中具有重要作用，因此天体学家对氘代氨的研究不曾停止。氘代氨被作为极化的固体靶材料被用于粒子物理实验中。慢-冷分子反应使用氘代氨作为典型的分子束。此外，中子衍射技术、量子效应也都有氘代氨的参与。固态氘代氨可用于探索氢键在固体物质中的作用；液态氘代氨有助于液体混合物的理论分析。气态氘代氨可以制备低损耗的光学仪器和波导薄膜，也可以提高超薄栅的电学特性，降低薄层电阻，并且可以有效地改变相关物质的光学性质。通过含有一个钠原子和少量氘代氨分子的小配合物的激发和断裂动力学上的研究，可以更深入地了解极性溶剂中金属原子的溶剂化过程。氘代氨可以在插层中帮助理解客体和主体相互作用的性质以及客体物种由于插层过程而发生的变化。通过氘代氨的吸附过程来研究金属有机骨架系统在有或没有吸附物情况下骨架外阳离子的位置和骨架的变化，对于理解材料的吸附、分离和催化性能至关重要。作为可以氢/氘交换的氘代物，已经有不少研究者利用氘代氨对质子化肽的胺、羧酸和酰胺基团掺入氘，来探测蛋白质的构象。

目前，氘代氨的制备方法比较匮乏，由Taylor提出的氮化镁和重水反应制备氘代氨的方法一直延续至今。但是氮化镁除了容易发生水解的问题外，还有能与空气形成爆炸性混合物，在重度撞击或过度受热情况下引起爆炸，对呼吸道、眼睛有损伤、刺激作用等危害，因此其保存时不仅需要真空处理，而且还要远离任何点火源(摩擦、受热、火花或火焰都能引起火灾和爆炸)。因此上述方法在存在较大的安全隐患。由NH₃与氘气(D₂)进行氢/氘同位素交换制备氘代氨也是一种方法，但初始产物是NH₂D，要想获得氘代氨需要进行多次同位素交换反应，并进行混合气体的分离。这些同位素体(NH₂D,NHD₂,ND₃)混合气体的分离反而加大了获得ND₃的难度，导致上述方法难以推广。虽然在宇宙中观测到了氘代氨，但是目前还没有关于在地球中发现天然氘代氨的报道。所以，如果设计出一种简便通用的制备氘代氨的策略，将会极大地推动医药、粒子物理、分子内动力学等很多领域的发展，并且衍生出新的领域。

总之，氘代氨制备方法存在所需设备价格昂贵、能耗很高的缺点。目前，迫切地需要一种简单的氘代氨制备方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种氘代氨制备方法及以其作为氘源参与的快速氘代反应。

本领域合成氘代有机化合物，需要用到特定的催化剂，特定的设备，并且如果别人想要重复的话，具有一定困难。而本发明中不需要其他催化剂和特定设备，只利用到氘代氨本身这个氘很活跃的性质，直接与含活性氢的有机底物接触即可。

一种氘代氨制备方法，包括以下步骤，将腈基类化合物在0-80℃温度下与氘源经催化剂作用反应1-72h得到所述氘代氨。

在本发明的一个实施例中，所述反应溶剂选自氘代甲醇或/和氘代苯。