有機碘化合物
有機碘化合物是含有至少一個碳–碘鍵的有機化合物。 它們在有機化學裏廣泛出現，不過自然界中的有機碘化合物卻相對較少。 甲狀腺素是人體所必需的有機碘化合物，也是政府規定需要使用碘鹽的原因。
結構、成鍵和性質[編輯]
幾乎所有的有機碘化合物里，碘原子都和一個碳原子成鍵。它們可以看作是I−的衍生物。 一些有機碘化合物含有較高氧化態的碘。[1]
C–I鍵是碳–鹵素鍵里最弱的。它們的鍵能與鹵素的電負性有關，以F> Cl> Br> I的順序降低，其周期性也遵循鹵素的原子半徑的增大和碳-鹵鍵鍵長增長。例如，通式為CH3X（X=鹵素）的化合物，C-X鍵的鍵解離能分別為115、83.7、72.1和57.6 kcal/mol（X = F、Cl、Br和I）。[2] 在這些鹵化物當中，碘離子是最容易離去的離去基團。由於 C-I 鍵較弱，有機碘化合物因含游離的I2而發黃。
工業應用[編輯]
在大規模生產方面，一些有機碘化合物在工業上很重要。含碘化物的中間體在有機合成中很常見，這是因為C-I鍵易於形成和分解。工業上重要的有機碘化合物，通常用作消毒劑或殺蟲劑如：碘仿 (CHI3)，二碘甲烷 (CH2I2) 和 碘甲烷 (CH3I)。[3] 儘管碘甲烷不是工業上重要的產品，但它是重要的中間體，是合成乙酸和乙酸酐的蒙山都法中的瞬時生成的中間體。 人們曾考慮過使用碘甲烷來替代普遍存在的對溴甲烷作為土壤熏蒸劑，但是關於前者對環境的行為的信息有限。 [4] 碘苯腈 (3,5-二碘-4-氫氧基苯腈) 在光系統II處抑制光合作用，是極少數的有機碘除草劑之一。 羥苯腈類除草劑是羥基苯腈的成員，是溴化除草劑， 溴苯腈（3,5-二溴-4-氫氧基苯腈）的碘類似物。
由於可獲得的有關對環境的命運造成的行為的信息非常有限，有機溴、碘化合物作為環境污染物受到關注。 然而，最近的報道顯示出對這些類型的污染物可以被生物降解。 例如，碘酪氨酸脫碘酶是一種哺乳動物酶，具有把碘或溴取代的有機化合物需氧還原脫鹵的功能。 [5] 溴苯腈和碘苯腈除草劑已被證明經歷了多種環境轉化，包括厭氧菌的還原脫鹵。 [6]
有時將聚有機碘化合物用作X射線造影劑。 這個用處是因為X射線可以被原子量高的碘原子吸收。一般這些試劑都是1,3,5-三碘苯的衍生物，而且50%的質量都是碘。為實現這一應用，該試劑必須易溶於水，並且無毒且易於排泄。例如碘佛醇（右圖），[7] 並且具有水溶性二元醇取代基。它們也能應用於靜脈腎盂造影和血管造影。
有機碘潤滑劑可以與鈦、不鏽鋼和其他容易被普通潤滑劑卡住的金屬一起使用：有機碘潤滑劑可用於渦輪機和航天器中，並用作機械加工中的切削油。 [8]
對人體的影響[編輯]
在人體健康中，兩種最重要的有機碘化合物都是甲狀腺激素，分別為甲狀腺素 ("T4") 和 三碘甲狀腺原氨酸 ("T3")。[9] 海洋天然產物是有機碘化合物豐富的來源，例如最近從海綿的一種，Homoscleromorpha中發現的普拉克辛黴素類物質。
海洋和稻田中微生物的活性以及生物材料的燃燒加起來的所有碘甲烷估計為每年21.4 萬噸。 [10] 揮發性碘甲烷通過大氣中的氧化反應而分解，並建立了全球碘循環。人們已鑑定出3000多種有機碘化合物。 [11]
C–I鍵的形成[編輯]
有機碘化合物可以通過多種途徑製備，這取決於尋求的碘化程度和區域化學以及前體的性質。 一種方法是直接由I2和不飽和分子化合而成：
- RHC=CH2 + I2 → RHIC-CIH2
碘陰離子是一種良好的親核試劑，它可以取代芬克爾斯坦反應中的氯、甲苯磺酸根、溴和其他離去基團。碘代芳香烴可在桑德邁爾反應中通過重氮鹽製備。
由於它的低電離能，碘很容易被試劑轉化成I+。[12]一種代表性的親電碘化試劑是一氯化碘。
參見[編輯]
參考資料[編輯]
- ^ Alex G. Fallis, Pierre E. Tessier, "2-Iodoxybenzoic acid (IBX)1" Encyclopedia of Reagents for Organic Synthesis, 2003 John Wiley. doi:10.1002/047084289X.rn00221
- ^ Blanksby SJ, Ellison GB. Bond dissociation energies of organic molecules. Acc. Chem. Res. April 2003, 36 (4): 255–63. CiteSeerX 10.1.1.616.3043
. PMID 12693923. doi:10.1021/ar020230d.
- ^ Phyllis A. Lyday, Iodine and Iodine Compounds, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Weinheim: Wiley-VCH, 2005, doi:10.1002/14356007.a14_381
- ^ Allard, A.S. and A. H. Neilson. 2003. Degradation and transformation of organic bromine and iodine compounds: comparison with their chlorinated analogues. The Handbook of Environmental Chemistry 3:1-74.
- ^ McTamney, P.M. and S.E. Rokita . 2010. A mammalian reductive deiodinase has broad power to dehalogenate chlorinated and brominated substrates. J Am Chem Soc. 131(40): 14212–14213.
- ^ Cupples, A. M., R. A. Sanford, and G. K. Sims. 2005. Dehalogenation of Bromoxynil (3,5-Dibromo-4-Hydroxybenzonitrile) and Ioxynil (3,5-Diiodino-4-Hydroxybenzonitrile) by Desulfitobacterium chlororespirans. Appl. Env. Micro. 71(7):3741-3746.
- ^ Ulrich Speck, Ute Hübner-Steiner "Radiopaque Media" in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley-VCH, Weinheim, 2005. doi:10.1002/14356007.a22_593
- ^ "Key Lubrication Ingredient: Iodine Moves to Space Age", Schenectady Gazette, November 17, 1965.
- ^ Gribble, G. W. Naturally occurring organohalogen compounds - A comprehensive survey. Progress in the Chemistry of Organic Natural Products. 1996, 68 (10): 1–423. PMID 8795309. doi:10.1021/np50088a001.
- ^ N. Bell; L. Hsu; D. J. Jacob; M. G. Schultz; D. R. Blake; J. H. Butler; D. B. King; J. M. Lobert & E. Maier-Reimer. Methyl iodide: Atmospheric budget and use as a tracer of marine convection in global models. Journal of Geophysical Research. 2002, 107 (D17): 4340. Bibcode:2002JGRD..107.4340B. doi:10.1029/2001JD001151.
- ^ V.M. Dembitsky; G.A. Tolstikov . Naturally occurring organohalogen compounds - A comprehensive survey. Nauka Press, Novosibirsk. 2003.
- ^ F. B. Dains and R. Q. Brewster (1941). "Iodobenzene". Org. Synth.; Coll. Vol. 1: 323.
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