硒代吗啉、硒代吗啉衍生物及其制法和用途 【技术领域】
本发明涉及硒代吗啉、硒代吗啉衍生物及其制法和用途。
背景技术
硒作为人体必需的微量元素，具有许多重要的生理功能，与人体的健康密切相关。研究表明，硒具有抗癌、抗炎、维护心血管健康、增进男性生殖功能、增强人体免疫力、抗衰老等作用。现在已知的与缺硒有关的人类疾病有40余种，包括癌症、脑心血管疾病、糖尿病、肝病、甲状腺素失衡等。美国及日本医学界对硒的临床研究证明硒对癌症、高脂质血症、动脉硬化、白内障、风湿病、过敏性体质等都具有很高的防治效果。因此要保持人体健康，预防有关疾病，就应当有充足的硒摄入，特别是在当今癌症等诸多疾病无特效良药的时候，通过摄取足够的硒来预防各种疾病的发生显得尤为重要。
世界上有40多个国家和地区属低硒地带，其土壤硒含量远低于正常水平，如挪威、瑞典、芬兰、苏格兰、法国、瑞士、德国、匈牙利、加拿大、阿根廷、澳大利亚、新西兰、日本、美国西部和东北部等，这些地区粮食中的硒含量远远不能满足人们的营养需要。我国也有72％县市属缺硒地区，因而补硒的需求迫切且广泛。世界卫生组织订定的人体日摄入量为50-200μg，超过750μg则引起中毒，于是如何解决补硒问题同时避免中毒成为关键。为满足缺硒国家人民的硒营养需要，各国在富硒食品开发中做了大量卓有成效的工作。目前，国际上已开发使用的有机硒蛋氨酸(美国)、富硒酵母、富硒蘑菇、富硒茶、富硒麦芽、富硒藻类(德国)、富硒蛋等。其中硒蛋氨酸和富硒酵母都被制成硒补充药物。由于富硒农产品可通过生物转化降低硒毒性，为补硒提供了安全的途径。因此，在中国农科院召开的有关富硒食品的开发研讨会上，我国医学、营养学、食品学和农学等专家强调指出，硒与人体健康有直接关系，开发富硒农产品、药品势在必行。
大蒜是硒的良好食物来源，它本身含硒14μg/100g大蒜。大蒜的重要生理活性也是提高免疫力、清除体内的活性氧自由基，与硒地作用一致，有协同增效作用。因此设法生成富硒大蒜，是生产富硒农产品的最佳选择之一。
研究证明，大蒜具有强的抗菌消炎作用，能抗血小板聚集，抗动脉粥样硬化，还具有抑制重金属毒性、降低胆固醇、防止心血管疾病、抗癌等功能。国外科学家在高硒培养条件下生产出了富硒大蒜，实验研究发现这种大蒜在乳腺癌动物模型中的防癌作用强于普通大蒜，摄入发现大蒜中的硒可保持含硒酶的完全活性功能。大蒜中的硒是以硒多糖的形式结合，具有很强的消除自由基的能力。富硒大蒜不会造成人体内硒化合物的过度累积，毒性甚微，因而是理想的补硒食品。我国是世界大蒜种植第一大国，产量占世界的1/4。据统计，全国种蒜面积约12万公倾，总产量达54万吨，年出口9万吨以上，出口量占世界第4位。报载”嘉定白蒜有望成为创汇最多的农产品”(新民晚报99，12，23)。
【发明内容】
本发明所要解决的问题是：提供一种硒代吗啉、硒代吗啉衍生物及其制法，将硒代吗啉、硒代吗啉衍生物用作植物富硒剂，而获得富硒农产品。
本发明提供的技术方案是：通式为RN/Se的硒代吗啉及其衍生物，式中R选自H、烷基、烯烃基或酰基R1CO、膦酸脂取代烃基，其中R1为H、烷基、烯烃基、Ph、m-ClC6H4、芳基或芳脂基。
上述化合物的制备方法，以硒和硼氢化钾反应制得硒氢化钾，然后与氮芥盐酸盐反应，从反应混合物中收集生成物-硒代吗啉。
本发明还可将硒代吗啉与卤代烃在50-150℃下反应从反应混合物中收集生成物-烃基硒代吗啉。
将硒代吗啉与R1COX反应，从反应混合物中收集生成物-酰基硒代吗啉。
将硒代吗啉与R’CHO、(RO)2POH起Mannich反应，从反应混合物中收集生成物膦酸脂取代烃基吗啉式中，R、R’代表烃基。
本发明还提供了上述烃基硒代吗啉的另一种制备方法，以N，N-双(2-乙基)烃胺和硒氢化钠反应，从反应混合物中收集生成物-烃基硒代吗啉。
本发明所提供的化合物用作植物富硒剂，尤其是用作大蒜的富硒剂可获得富硒农产品。将硒代吗啉及其衍生物施用于大蒜，可使大蒜中硒含量提高十倍以上。例如，在实际应用中，施用本发明的大蒜含硒量：蒜叶536.8μg/100g，蒜头159μg/100g。
【具体实施方式】
实施例1：500ml三口瓶中，加入7.9g(0.10mol)硒和6.0g(0.11mol)硼氢化钾，通氮气加入无水乙醇100ml搅拌加热直至为无色液，冷至室温，加入4.4g(0.11mol)氢氧化纳，然后滴加含17.8g(0.10mol)氮芥盐酸盐的200ml无水乙醇溶液，滴加完后回流4hr。反应混合物冷却过滤，蒸除溶剂，残留物减压蒸馏，收集61-63℃/7mmHg馏分，得7.5g无色液体硒代吗啉，产率50.0％。
实施例2：100ml三口瓶中，加入硒代吗啉0.9g(6mmol)，1-溴十一酸1.6g(6mmol)，溶于30ml二氯甲烷中，冰盐浴冷却下，分批加入1.25g(6.1mmol)二环己基碳二亚胺，约10min加完，冰浴下搅拌30min后，于室温继续搅拌4hr。反应完后，过滤，用溶剂洗涤固体，用稀盐酸和稀氢氧化钠溶液洗至中性，干燥，蒸除溶剂，粗产品经无水乙醇重结晶，得2.08g白色固体4-(1-溴十一酰基)硒代吗啉，产率87.3％。m.p.70-72℃。
实施例3：100ml三口瓶中，加入甲酸0.75ml(20mol)，硒代吗啉3.0g(20mmol)，溶于30ml二氯甲烷中，冰盐浴冷却下，将4.1g(20mmol)二环己基碳二亚胺，分批加入反应液中，约经10min加完，继续在冰浴下搅拌30min后，于室温继续搅拌4hr。生成的白色固体二环己基脲经过滤除取，用少量二氯甲烷洗涤，滤液用稀盐酸和稀氢氧化钠溶液洗至中性，干燥，蒸除溶剂。得3.24g无色液体4-甲酰基硒代吗啉，产率91.0％。
实施例4：100ml三口瓶中，加入冰乙酸0.6g(10mol)，硒代吗啉1.5g(10mmol)，溶于30ml二氯甲烷中，冰盐浴冷却下，将2.1g(10mmol)二环己基碳二亚胺，分批加入反应液中，搅拌30min后，移去冰浴，于室温继续搅拌4hr。反应完毕，过滤，固体用溶剂洗三次，滤液和洗液合并，用稀盐酸和稀氢氧化钠溶液洗至中性，干燥后蒸除溶剂，得1.69g无色液体4-乙酰基硒代吗啉，产率88.0％。
实施例5：100ml三口瓶中，加入顺丁烯二酸0.6g(5.2mol)，硒代吗啉1.5g(10mmol)，溶于30ml乙酸乙酯中，冰盐浴冷却，分批将2.1g(10mmol)二环己基碳二亚胺加入反应液中，加完后于0℃反应30min，移去冰浴，于室温反应4hr。反应完后，过滤，用少量溶剂洗，滤液用稀盐酸和稀氢氧化钠溶液洗至中性，干燥，蒸除溶剂。粗产品用无水乙醇重结晶，得2.19g白色固体4，4’-丁烯二酰基双硒代吗啉，产率57.6％。m.p.112-114℃。
实施例6：100ml三口瓶中，加入硒代吗啉0.9g(6mmol)，1-溴十一酸1.6g(6mmol)，溶于30ml二氯甲烷中，冰盐浴冷却下，分批加入1.25g(6.1mmol)二环己基碳二亚胺，约10min加完，冰浴下搅拌30min后，于室温继续搅拌4hr。反应完后，过滤，用溶剂洗涤固体，滤液用稀盐酸和稀氢氧化钠溶液洗至中性，干燥，蒸除溶剂.粗产品用无水乙醇重结晶，得2.08g白色固体4-(1-溴十一酰基)硒代吗啉，产率87.3％，m.p.70-72℃。
实施例7：100ml三口瓶中，加入硒代吗啉3.0g(20mmol)，氯仿20ml，通气，搅拌加入吡啶3.3ml(41mmol)，冰盐浴冷却下，滴加含苯甲酰氯2.4ml(20.7mmol)的氯仿溶液20ml，滴完后，于室温搅拌12hr。反应混合物加入2N的盐酸20ml，剧烈搅拌后反应分层，分出有机层，然后用NaHCO3水溶液(3×3ml)，水洗至中性。用无水硫酸镁干燥，蒸除溶剂，粗产品用无水乙醇重结晶，得4.73g白色固体4-苯甲酰基硒代吗啉，产率93.1％，m.p.68-70℃。
实施例8：用10mmol邻氯苯甲酰氯按实施例7所述方法制备，得2.67g白色针状固体4-邻氯苯甲酰基硒代吗啉，产率92.5％，m.p.118-120℃。
实施例9：用30mmol丙酰氯按实施例7所述方法制备，蒸除溶剂，得黄色油状物，以硅胶G为吸附剂，乙酸乙酯为淋洗剂经加压柱层析，得到5.5g无色液体4-丙酰基硒代吗啉，产率89.0％。
实施例10：用10mmol丙烯酰氯按实施例7所述方法制备，蒸除溶剂，粗产品以硅胶G为吸附剂，氯仿为淋洗剂经加压柱层析，得到1.74g浅黄色油状液体4-丙烯酰基硒代吗啉，产率85.8％。
实施例11：用10mmol肉桂酰氯按实施例7所述方法制备，得到2.52g白色固体4-肉桂酰基硒代吗啉，产率90.0％，m.mp.96-98℃。
实施例12：在氮气保护下，0.8g(10.1mmol)硒粉和0.7g(13.0mmol)硼氢化钾混合于100ml三口瓶，加入无水乙醇20ml，加热回流直至反应液冰盐浴冷却下，分批加入却混合物变为无色透明液，然后滴加1.9g(10.4mmol)N，N-双(2-氯乙基)烯丙胺的无水乙醇溶液20ml，回流反应4hr，反应完毕，过滤，蒸除溶剂，得到固状物，加入100ml氯仿，50ml水溶解，分出氯仿层，水洗，无水硫酸镁干燥；过滤蒸除氯仿，得到黄褐色油状物，以硅胶(100-200)作吸附剂，氯仿作淋洗剂进行柱层析，得到0.7g无色油状液体N-烯丙基硒代吗啉，产率36.5％。
实施例13：在氮气保护下，100ml三口瓶中加入1.5g(10mmol)硒代吗啉，2.1g(15mmol)无水碳酸钠，无水乙醇20ml，然后缓慢滴加含溴丙烯1，0ml(11.5mmol)的无水乙醇10ml，加热回流2hr，冷却过滤，蒸除溶剂，粗产物以硅胶G作吸附剂，以氯仿∶乙酸乙酯1∶3为淋洗剂经加压柱层析得到1.47g无色油状液体N-烯丙基硒代吗啉，产率77.4％。
实施例14：称取2.0g(10.1mmol)N，N-双(2-氯乙基)正丁胺按实施例12所述方法制备，粗产物以硅胶G为吸附剂，氯仿作淋洗剂经加压柱层析，得到0.72g无色液体N-正丁基硒代吗啉，产率34.6％。
实施例15：称取1.37g(10mmol)正溴丁烷实施例13所述方法制备，粗产物以硅胶G为吸附剂，氯仿作淋洗剂经加压柱层析，得到1.53g无色液体N-正丁基硒代吗啉，产率74.3％。
实施例16：在氮气保护下，100ml三口瓶中，加入1.5g(10mmol)硒代吗啉，1-溴十二烷2.5g(10mmol)，无水碳酸钾2.0g(14.5mmol)，加热至100℃反应4hr，反应完毕加入氯仿溶解，过滤，蒸除溶剂，得固体，用无水乙醇重结晶，得2.3g白色粉状固体N-十二烷基硒代吗啉，产率72.3％，m.p.163-165℃。
实施例17：在氮气保护下，100ml三口瓶中加入1.5g(10mmol)硒代吗啉，1-溴十四烷2.8g(10.1mmol)，无水碳酸钾2.0g(14.5mmol)，加热至100℃反应4hr，反应完毕加入氯仿溶解，滤出固体，蒸除溶剂，所得粗产物经无水乙醇重结晶，得2.6g白色固体N-十四烷基硒代吗啉，产率75.1％，m.p.179-180℃。
实施例18：在250ml三口瓶中加入0.2mol二乙基亚磷酸脂，0.8mol三聚甲醛和0.2mol硒代吗啉，加入100ml无水乙醇作溶剂，在搅拌下缓缓升温至65-70℃，反应3小时，停止加热，减压蒸去溶剂，得N-膦酸脂取代亚甲基硒代吗啉，收率87％。