一种氧18甲醇的制备方法与流程

本发明涉及同位素标记化合物合成，尤其涉及一种氧18甲醇的制备方法。

背景技术：

1、同位素标记试剂，是指分子中含有一种或几种元素的标记同位素原子，利用其示踪性而进行分析测定的化学试剂，通过利用同位素标记化合物的特定位点，可以对相关物质进行追踪、检测和测量，是一种用于研究化学和生物过程的工具。目前，在生物、化学、医药和环境科学领域，同位素标记试剂有广泛的应用价值。

2、甲醇同位素标记试剂常见的有氘代甲醇、碳13甲醇和氧18甲醇。中国专利文献cn111116313b公开了一种氘代甲醇的制备方法，该方法将氘气、一氧化碳气体和氮气的混合气体通入装有催化剂的反应器中，在5mpa～7mpa压力以及210℃～290℃温度下反应，反应完成后经过冷凝，得到氘代甲醇液体，在进行精馏可得高纯度的氘代甲醇。

3、氧18甲醇ch318oh是指在甲醇分子中，氧原子被氧18原子取代后得到的产物，是一种o同位素标记试剂。目前氧18甲醇的合成工艺一般采用原甲酸甲酯与重氧水进行水解反应得到氧18甲醇。该合成工艺中的原甲酸甲酯含有活性氧原子，在水解过程中这些氧原子会与ch318oh中的重氧原子发生交换，使得水解过程中得到的ch318oh丰度不足，难以得到高纯品。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出了一种氧18甲醇的制备方法，解决现有的氧18甲醇制备工艺中丰度不足和纯度不高等问题，该制备方法全程不与含16o的物料进行接触，保证了产品的丰度。

2、本发明的技术方案是这样实现的：本发明提供了一种氧18甲醇的制备方法，包括如下步骤：

3、s1，将重氧水h218o与有机溶剂加入吸收器内，吸收器内温度为20-100℃，用真空泵将吸收器内抽成真空，将乙烯与臭氧18o3一同接入吸收器的入口，乙烯与臭氧18o3在吸收器内与重氧水h218o发生接触并混合，控制吸收器内表压压力10-300kpa，吸收20min-2h得到吸收液；

4、s2，将吸收液进行搅拌，在催化剂作用下使乙烯发生氧化反应，反应器温度为20-100℃，反应器内压力为0-3bar，反应进行20-28h，得到氧18甲醛与氧18甲酸混合溶液；

5、s3，将氧化后得到的甲醛与甲酸溶液中加入还原剂，搅拌反应20-40min，反应温度为20-50℃，反应压力为0-1bar，得到还原产物；

6、s4，将还原后的产物进行精馏，收集64-66℃的馏分得到氧18甲醇。

7、在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤s1中有机溶剂为四氯化碳、氯仿或二氯甲烷中的一种，所述有机溶剂与重氧水体积比为0-10：1。

8、在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤s1中臭氧18o3臭氧发生器采用纯18o2为原料进行制备，所述臭氧18o3纯度≥95％。

9、在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤s1中乙烯与臭氧18o3的摩尔比为1：0.8-1.3。

10、在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤s1在吸收器内进行，所述吸收器为喷射吸收器或鼓泡吸收器，所述吸收器内吸收气液体积比为1:1-10。

11、在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤s2中反应在喷射式反应器或搅拌釜式反应器中进行，所述吸收器可以设置在反应器内部或外部。

12、具体地，本发明中步骤s2中乙烯的氧化过程为：臭氧18o3进攻乙烯c2h4碳-碳双键，生成五元环状中间体，该中间体重排后碳-碳双键断裂，形成碳-氧双键，得到两个氧18甲醛分子(hch18o)和一个氧气18o2分子，最后氧18甲醛分子(hch18o)进一步被氧气18o2分子氧化，得到氧18甲酸分子(hc18o18oh)。

13、在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤s2中的催化剂在步骤s1中与吸收剂一起加入，所述催化剂与吸收剂质量比为0-1:20，所述催化剂为铂、锌、钯中的一种或多种。

14、在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤s3中还原剂为氢化钠、氢化铝锂或硼氢化钠中的一种或多种。

15、在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤s3中还原剂与臭氧的摩尔比为1：0.2-1.2。

16、具体地，本发明中还原过程是利用还原剂将氧18甲醛分子(hch18o)中的醛基还原成羟基得到氧18甲醇分子(ch318oh)，将氧18甲酸分子(hc18o18oh)中的羧基先还原成醛基再进一步还原成羟基得到氧18甲醇分子(ch318oh)。金属氢化物还原剂具有很强的氢转移能力，能够将醛和羧酸还原为醇，并且反应条件温和，副反应少产率高，因此还原剂选用氢化钠、氢化铝锂或硼氢化钠中的一种或多种。

17、在以上技术方案的基础上，优选的，所述步骤s4得到的氧18甲醇的同位素丰度大于99.9％。

18、本发明的一种氧18甲醇的制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：

19、(1)本申请以18o2为原料，以重氧水h218o为溶剂，反应全程不与含16o的物料进行接触，降低了同位素丰度稀释的风险，氧18甲醇ch318oh中的o元素只能来源于18o2或者重氧水h218o，从而保证了产品的丰度。

20、(2)本申请通过调控各个步骤中原料的配比，即乙烯与臭氧18o3的摩尔比、吸收器内吸收气液体积比以及还原剂与臭氧18o3的摩尔比，使得最终制备的氧18甲醇ch318oh具有较高的纯度，并且以18o2计算具有较高成品收率。

21、(3)本申请中的制备条件灵活多样不受限制，例如氧化过程中可以使用较为简易的常规反应釜在常压下进行反应制备也可以采用压力反应釜进行制备，吸收器可以设置在反应器的内部也可以设置在反应器的外部，并且整个反应过程条件温和，均可在较低温度与压力下进行反应，流程简单可操作性高。

技术特征：

1.一种氧18甲醇的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的氧18甲醇的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中有机溶剂为四氯化碳、氯仿或二氯甲烷中的一种，所述有机溶剂与重氧水体积比为0-10：1。

3.如权利要求1所述的氧18甲醇的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中臭氧18o3由臭氧发生器采用纯18o2为原料进行制备，所述臭氧18o3纯度≥95％。

4.如权利要求1所述的氧18甲醇的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中乙烯与臭氧18o3的摩尔比为1：0.8-1.3。

5.如权利要求1所述的氧18甲醇的制备方法，其特征在于，所述步骤s1在吸收器内进行，所述吸收器为喷射吸收器或鼓泡吸收器，所述吸收器内吸收气液体积比为1:1-10。

6.如权利要求1-4任一项所述的氧18甲醇的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中反应在喷射式反应器或搅拌釜式反应器中进行，所述吸收器设置在反应器内部或外部。

7.如权利要求1所述的氧18甲醇的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中的催化剂在步骤s1中与吸收剂一起加入，所述催化剂与吸收剂质量比为0-1:20，所述催化剂为铂、锌、钯中的一种或多种。

8.如权利要求1所述的氧18甲醇的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中还原剂为氢化钠、氢化铝锂或硼氢化钠中的一种或多种。

9.如权利要求7所述的氧18甲醇的制备方法，其特征在于，所述步骤s3中还原剂与臭氧18o3的摩尔比为1：0.2-1.2。

10.如权利要求1所述的氧18甲醇的制备方法，其特征在于，所述步骤s4得到的氧18甲醇的同位素丰度大于99.9％。

技术总结
本发明提出了一种氧18甲醇的制备方法，包括以下步骤：乙烯与氧化剂在吸收器内与重氧水H<subgt;2</subgt;<supgt;18</supgt;O接触，在液相环境中被氧化为含<supgt;18</supgt;O的甲醛与甲酸，随后加入适量的还原剂将氧18甲醛与氧18甲酸还原为氧18甲醇，最后用精馏法提纯水溶液，得到高纯氧18甲醇CH<subgt;3</subgt;<supgt;18</supgt;OH产品。其中，乙烯氧化过程使用的氧化剂为<supgt;18</supgt;O<subgt;3</subgt;，由臭氧发生器采用纯<supgt;18</supgt;O<subgt;2</subgt;为原料进行制备，还原过程采用的还原剂为氢化钠、氢化铝锂或硼氢化钠中的一种或多种。本发明采用<supgt;18</supgt;O<subgt;2</subgt;为原料，以重氧水H<subgt;2</subgt;<supgt;18</supgt;O为溶剂，全程不与含<supgt;16</supgt;O的物料进行接触，保证了产品的丰度，同时整体反应条件温和，可在较低温度与压力下进行反应，流程简单可操作性高，经济效益好。

技术研发人员：戴佳明,叶珉昊,高晓东,龙泉,高梦晨,蔡枭
受保护的技术使用者：武汉光谱同位素科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17