维普资讯 http://www.cqvip.com 2002年6月 什 肃 农 业 人 学 学 报 第37卷 第2期232~236 JOURNAL OF GANSU AGRICULTURAL UNIVERSITY 季 刊 有机锡化合物的合成与应用 金琼 ,赵 军 (I.甘肃一】 业大学,兰州730000;2.甘肃农业大学基础科学系,兰州730070) 摘要:有机锡化合物的合成经历r传统的格氏试剂问接合成法、利用金属锡和卤代烃的 接合成法两个时期。研究 作巾早期的丰要侧重于合成 推测结构.到2O I’世纪8O年代的侧 重于结构的表征及牛物活性的有效利用。有机锡化合物研究 I. 作的长足发展足近儿年的I 作, 被用于醇醛缩合及醇酸酯化反应的催化剂。有机锡化合物.了酸催化剂相比,具有用景少、无污 染、不腐蚀仪器设符等优点。 关键词:有机锡化合物;合成;催化 中图分类号: 文献标识码:A 文章编号:l 003.43 l 5(2002)02.0232.05 有机锡化合物是一类长期以来一直都在研究乃至于趋于更完善、更成熟的有机化合物 体系。早在一百多年前,有机锡化合物就被南金属锡和卤代烃直接反应合成,取代了传统 的格氏试剂间接合成方法Il1 I。由于有机锡代经化合物特别是==烃基锡化合物一般具有较 高的生物活性,具有杀菌、防腐作用,所以有关这方面化合物的合成做了大量的T作。早 在i904年国外就开始了有机锡化合物的研究丁作,但是半个世纪以后,/j‘有了更多的投 身于有关这力‘面的研究_T作。六、七十年代,有机锡化合物的研究T作有了长足的发展, 合成了许多新的化合物,并FI.也提出了有关有机锡化合物结构方面的建议和一些理论。国 内关于有机锡化合物研究最早的报道开始于l966年,进入80年代以后,有关这方面的T 作异军突起,报道很多。这一时期主要的T作还是侧重于结构表征,即用各币噜1检测手段 (主要是红外光谱和x衍射光谱)来测定这类化合物的结构,从而验证了前人的推测和 结论。另外一个侧重点就是将它的生物活性有效地加以利用。后来的研究T作发现 烃基 锡羧酸酯也具有较高的生物活性,所以,以后的研究T作=i三要以合成I-烃基锡羧酸酯为目 标和对象。 l 三烃基锡化合物的结构 在i烃基锡化合物中,主要合成的系列有:l_环己基锡羧酸酯I卜 ,. 丁基锡羧酸酯 作者简介:会琼(I962一)._殳。讲师. 要从事化学教学Y.ft" 金项¨:廿 农业人学校列鉴金项H(98006) 收稿rI期:2001一ll--20 维普资讯 http://www.cqvip.com 第2期 会琼等: ‘机锡化合物的合成。 应用 233 [4.51 苄基锡羧酸酯I酬。在最甲.的研究中,认为这类化合物结构是四面体型的I’ ,即中心锡 原子是四配位的,如图l中a所示。但 期(1960)对甲基乙酸硅和甲基酸羧锡红外光谱 I/o\ Sn一0一COR Sn C—R , ,/ 。/‘ ,a b t 。 图1三烃基锡羧酸酯的3种可能结构 的研究IS~91,发现它们的吸收光谱有明显的差异【m】。这些差异最初用固体中存在着 Me Sn+和Me,Sn2+离子来解释。而Beattie Gilson[“l则建议用桥联的羧酸根或其它原因使锡 形成五或六配位环境来解释这些差异。近年来,许多有机锡化合物的x射线结构分析已 经证明_r这一看法:因为锡具有空的d轨道,它不仅能象与它同族的碳硅那样形成四配 位化合物【 1而H.也能同配位体上未共用的电子对配位。广泛地形成五配位或六配位【 l的 化合物。因此在所研究的这类化合物巾,F}1于参加反应的羧基上存在着两个可配位的氧原 予,因而羧基上氧有可能同锡原子配位而形成五配位的化合物,这种配位键的形成可能是 分子内的如图l中b,也可能是分子问的,如图1中c。X射线衍射光谱表明在c中通过 羧基的桥联作用,形成线性的聚合物。在中心锡原子的周嗣,i个来自R基的碳原子和 两个来自不同羧酸根的氧原子形成五配位的i角双锥结构【:1。根据文献【¨】总结的规律:在 五配位锡的l_角双锥结构中。负电性高的原子优先占据轴向位置。因而j个碳原子占据 角双锥赤道平面上的j个位置,两上氧原子则占据了位于该平面两侧的轴向位置I 1。 至于到底是形成四配位还是五配位的化合物,不仅仅取决于取代基的空间位效应,而 H.也取决于取代基的电子效应以及相应羧酸自身的性质I 1。 一 2 生物活性 在应用力‘面,i烃基锡化合物一般有较高的生物活性。在这类化合物中, 丁基锡衍 生物研究得较多也较甲.【’1,主要用于船舶防污涂料、木材防腐和灭钉螺等。原来的试验结 果表明, 丁基锡羧酸酯是一类对多种植物病源菌具有较高抗菌活性的物质,其抗菌活性 优于商品药剂朴海因(1.异丙基氨基甲酰基.3.(3,5.二氯苯基)海因),接近或相当于商 品药-齐Ii多菌灵(N.(2.苯并咪唑基)氨基甲酸甲酯),并日.还具有良好的除草活性【 】。 =i环已基锡化合物作为杀螨剂具有活性好、选择性高、残留量小、对生态平衡影响小等特 点,而混合的烷基、环己基 取代锡衍生物同时具有高效杀螨、杀菌活性I 1,同时具有 一定的除草活性[7- ̄91。 苯基乙酸锡和 苯基氢氧化锡是防止甜菜褐斑病的有效药剂,而 维普资讯 http://www.cqvip.com 234 甘 肃 农 业 大 学 学 报 2002年 三苯基锡芳氧乙酸酯同对发光菌有很好的杀作用[71。三苄基锡羧酸酯也具有一定的杀菌活 性【6l。 在合成方面,三丁基锡羧酸酯,三环己基羧酸酯及三苯基锡羧酸酯的合成过程工艺复 杂、成本高、操作要求高。而三苄基锡羧酸酯在合成方面具有一定的优势。氯化苄是活泼 的卤代烃,它可以直接和锡粉合成三苄基氯化锡,而氯又很容易被取代,用改进的方法可 以直接用水作溶剂进行反应,勿需隔绝水气和氧,这烊既可简化工艺,降低成本,又可减 少生产过程中的危险性。给合成带来很大的方便,所以有关三苄基锡化合物的合成和应用 研究倍受人们重视I 。 3催化活性 缩醛(酮)不仅是有机合成中保护羧基的重要手段,而且是食品、烟草调查的重要原 料,近年来,香料工作者采用将醛、酮制成缩醛(酮)的方法,大大提高与改善了醛类香 料的香气质量和使用性能,合成与筛选出许多优良的香料新品种l"1。 在传统的制备缩醛(酮)工艺中,一般使用干燥盐酸、磷酸、对甲基苯磺酸等为催化 剂。由于上述物质具有酸性。在反应中常常发展脱水、氧化等副反应、导致产品混合物中 存在多种杂质,产品色深、有异咪,给精制带来麻烦。其次,反应后处理要经过中和、水 洗等过程,工艺复杂,造成三废、污染环境。酸具有腐蚀性,致使设备需定期更新,影响 产品的成本。何坚【盯1对各种酸催化剂如柠檬酸、草酸,对甲苯磺酸、硫酸、盐酸、磷酸 和强酸性阳离子交换树脂等催化醇醛(酮)缩合进行了研究比较,发现草酸、磷酸效果较 好,具有产率高、成本低、对设备腐蚀性小等优点【"1。魏荣宝 幅1采用二丁基二氯化锡 和双( 一甲氧羰乙基)二氯化锡催化合成了缩醛(酮)。Skimi 1等报道了在醛基存在下 选择性保护酮羰基的方法。此外,还有CuSO Fe2(SO )・XH2O及以氯化聚氯乙烯(CPVC) 为载体的Lewis酸高分子催化剂CPVC.FeCI3【2Ol、Ps(聚苯乙烯).SnCI4【 ’1等用于催化缩醛 (酮)的合成。 羧酸酯广泛应用于香料、食品、塑料、涂料及印刷、纺织等_I=业、也是重要的有机合 成中间体。一般工业生产使用硫酸催化剂,但硫酸腐蚀设备、副反应多,尤其是不饱和醇 与酸酯化时氧化、碳化较为突出。因此,近年来,.人们在寻找新型高效酯化催化剂,以使 改善醇酸酯化反应条件,克服上述困难。有机锡是近年来发展起来的新型催化剂。它是一 种近中性的均相催化剂,与酸催化剂相比,具有用量少,无环境污染,不腐蚀设备等优 点,而且反应物分子中的其它功能基本不受影响。因此有机锡作为一种新型催化剂将得到 人们的重视。 在前人工作基础上,合成了4种i苄基锡羧酸酯【 q ,对4种{苄基锡羧酸酯进行 了表征,其中有3种为首次合成。研究了4种羧酸酯及其中间产物在醇醛缩合反应,醇酸 酯化反应中的催化性能,以及催化活性与催化剂组成的关系。采用烃基锡羧酸酯催化醛缩 维普资讯 http://www.cqvip.com 第2期 金琼等:有机锡化合物的合成‘j应用 235 合反应的报道尚未见到。我们的实验取得了满意的结果,具有一定的理论和实际意义。 ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ ¨ _ 一U 卅 参考文献 Keiiti Sisido.Yosiyuki Takeda and Ziro Kinugawa.Direct synthesis of organotin compounds.I.Di—and tribenzyltin chlorides[J].J,Am.Chem.Soc.,1961,(83):538 J】_化学学报,1989,(47):209 【2】 王如骥,王宏根.三环己基羧酸锡的分子结构和晶体结构【J】_有机化学,l989,(9):367 【3】 谢庆兰,郑健禺,贺水济.三环己基锡衍生物的合成及其结构表征【【41 谢庆兰,拿靖,贾志芬等.三丁基锡烃氧(硫)乙酸盐的合成和除草活性测定【J】.高等学校化学 学报,l991,(12):56 ̄61 J】l化学学报,l991,(49):723 【5】 谢庆兰,李树正.三丁基锡羧酸酯的结构表征及其生物活性研究【J】.化学学报,1992,(5O):508 【6】 谢庆兰.徐效华,张殿中.三苄基锡羧酸酯的合成及其结构表征【【7J 刈定殿,包明,张景萍.三苯基锡乙酸酯的合成和表征【J】_高等学校化学学报,1994,(15):l 178 I1)一一丁基二环己基锡的合成、表征及 【8】 杨志强.谢庆兰,佶j秀中.混合三烃基锡衍生物的研究(1其生物活性研究【J】.高等学校化学学报,1994,(15):l781 【9】 杨志强,谢庆兰,周秀中.混合三烃基锡衍生物的研究x.甲基二环己基锡二硫代磷酸酯的合成及 其生物活性,应用化学,1995,(12):29 Okawara R,Webster D E,Rochow E G,Study on the IR spectra of p-methyl silicon acetate and p-methyl tin acetate[J].J.Am.Chem.Soc,l 960,(82):3287 Beattie l,R,Gilson T.,The deference of the IR spectra of p-methyl silicon acetate and p-methyl tin acetate[J].J.Chem.Soc..1961.2585 Alcock N W Timms R E.,The structure analysis of organotin compounds by X—ray[J].J.Chem.Soc,. 1968,A,l876 Einstein F W B,Penfold B R.,Study on the complexing properties and structure of the organotin compounds[J].J.Chem,Soc.1 968,A,30 1 9 Nardelli M,Pelizzi C,Pelizzi G.,The structure analysis of the organotin compounds[J].J.Organomet. 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Key words:Organotin compound;synthesis:catalyse