由此可见,磷、硫元素在有机化学研究中具有重要地位和研究价值。而硫代磷酸酯类化合物以其特有的生物活性,在医药研究、农业生产、石油炼制等领域
由此可见,磷、硫元素在有机化学研究中具有重要地位和研究价值。而硫代磷酸酯类化合物以其特有的生物活性,在医药研究、农业生产、石油炼制等领域具有广泛的应用。
1.1 磷元素的介绍及应用
磷元素具有典型的非金属性,在基态时,磷原子的电子构型为[Ne]3s23p1x3p1y3p1z3d0,在化学键的成键过程中,磷原子可以利用3p轨道以及空的3d轨道参与成键,因此在含磷化合物中,磷原子的化合价态繁多,其配位数可以从1到6不等,最高可达到10[1]。
磷元素在自然界中无处不在,且磷与蛋白质的形成密不可分,因此在生物体内,磷元素是不可或缺的一部分。据调查,我国研究发现的磷矿储量约为37亿吨,与其他国家比起来,我国拥有较丰厚的磷矿资源。然而,对于磷矿资源的开采,我国仍未制定出科学有效的开采方案,只是直接出口磷矿石,导致磷元素的资源、经济利用效率很低,附加值较低,严重浪费了中国的磷矿资源。
磷元素与生命科学息息相关。在医疗领域上,将磷开始被应用于癌症治疗药物为人类健康创造了机遇。在农业生产上,有机磷化合物经常扮演着植物保护剂与植物生长调节剂的角色,是目前科研人员的研究热潮之一。不仅如此,磷在超分子化学上开始崭露头角,将含磷基团引入对应底物,利用其可溶性强及稳定性高的特点,为药物化学及香料化学等合成领域提供了一种便捷快速的方法。
1.2 硫元素的介绍及应用
基态时,硫原子的电子排布为1s22s22p63s23p4,其化合价可从-2至+6。而硫元素是构建蛋白质双硫键的重要物质,在生命活动中,硫是生物体的必需元素之一。除此之外,维生素和叶绿素的形成也离不开硫元素的参与。20世纪末就有许多研究者提出“硫是继N、P、K之后的第四种主要营养元素”[2]。因此,科研人员不断为之探索。
除了生物体本身携带的硫元素,自然界的硫矿储量也十分充沛。硫单质一般都是以硫磺的形式出现,大多数情况下都是位于火山口附近。研究结果显示,我国硫矿储量比磷矿储量多15%。由此可见,我国不仅拥有丰富的磷酸资源,而且硫矿资源更加雄厚。因此在开采硫矿资源方面,我国仍有很大的开采空间。
在现代工业中,硫元素不仅应用在无机化学领域,如粉硫、硫酸、二氧化硫等的制备。还应用在许多有机化学领域,如医药工业、农药胶悬剂、肥料、饲料添加剂、火药炸药、橡胶及塑料的助剂等。在生活中,硫还被应用于食品工业香精香料添加剂、煤气的加味剂、造纸工业制浆及漂白、润滑极压添加剂及快速定影液等领域上,使人类活动更加安全便捷。
1.3 硫代磷酸酯类化合物的介绍
在有机化学领域中,硫代磷酸酯作为有机磷酸酯的一种,以其特有的物理化学性质,在生物医药、农药、有机合成等领域都有着十分广泛的应用。
硫代磷酸酯类化合物有很多种,根据P原子连接的基团不同可分为酸性和中性的硫代磷酸酯,其结构简式如图1.1所示。测试硫代磷酰键的吸光度是用于鉴别硫代磷酸酯类化合物的方法之一。在红外光谱中,由于硫代磷酰键的吸收度较大,一般在580-850 cm-1之间,因此可以使用吸收度较大的谱图来鉴别硫代磷酸酯,如拉曼光谱[3]。
图1.1 硫代膦酸酯类化合物的结构简式
1.4 硫代磷酸酯类化合物的应用
1.4.1 硫代磷酸酯类化合物在医药上的应用
硫代磷酸酯类化合物一般包含P、S、C、O等元素,与人体的必需元素相符。而生物体的遗传物质主要成份是磷酸,控制着生命活动中蛋白质信号的传递和翻译。因此,以硫代磷酸酯类化合物的生物活性可应用于医药治疗。目前,硫代磷酸酯类化合物主要应用于抗病毒、抗肿瘤、抗高血压等医药研究中,如治疗恶性肿瘤及抗癌药物氨磷汀[4]。