乙内酰脲

乙内酰脲（Hydantoin），又称海因或咪唑啉二酮，是一种五元含氮杂环化合物（分子式：C₃H₄N₂O₂），在化工、医药、农业及工业领域具有广泛用途。以下是其核心特性的系统解析：

🔬 一、基本特性与结构

• 化学结构：五元环含两个酰胺基（-CO-NH-），可视为尿素与乙醇酸的缩合产物，属于双内酰胺类26。

• 物理性质：

  • 外观：白色结晶粉末（甲醇中为针状结晶，水中为片状结晶）13。

  • 熔点：218–220°C，密度：1.4 g/cm³15。

  • 溶解性：微溶于水（25℃时39.7 g/L），易溶于甲醇、乙醇、碱性溶液12。

• 化学性质：

  • 具弱酸性，烷基化/乙酰化反应发生在N1或N3位2。

  • 碱性条件下5位碳去质子化，可与醛发生羟醛缩合，用于合成氨基酸2。

⚗️ 二、合成方法

1. 经典途径：

   • 尿囊素（Allantoin）氢碘酸还原（拜尔法，1861年）2。

2. 工业合成：

   • 尿素与氯乙酸缩合，或乙醛酸与尿素反应36。

3. 生物来源：

   • 从独角莲、蛤蟆油等生物中提取8。

💊 三、核心应用领域

1. 医药领域

• 抗癫痫药物母核：苯妥英钠、磷苯妥英钠等“妥英”类药物均以其为结构基础28。

• 抗生素与肌松剂：如呋喃妥因（泌尿道感染）、丹曲林钠（恶性高热症）2。

• 药理活性：抗炎、降血糖、抗肿瘤（研究中）8。

2. 工业与日化

• 杀菌防腐剂：

  • 卤代衍生物（如二氯二甲基乙内酰脲，DCDMH）释放次氯酸，用于水体消毒、化妆品防腐26。

• 电镀络合剂：

  • 5,5-二甲基乙内酰脲（DMH）替代剧毒氰化物，稳定金、银离子，用于无氰电镀工艺7。

• 高分子材料：

  • 聚乙内酰脲（芳族聚海因）用作绝缘漆及薄膜2。

3. 农业与生化

• 植物生长调节剂：促进发芽、增产，延长果蔬保鲜期4。

• 古DNA研究：胸腺嘧啶氧化产物（5-羟基乙内酰脲）影响古DNA PCR分析2。

⚠️ 四、安全性与毒性

• 一般毒性：急性经口毒性低（大鼠LD₅₀ >6000 mg/kg）6，但对皮肤/眼有刺激性3。

• 生殖毒性：

  • 动物实验中，孕期暴露可致胎儿畸形（颅面、心血管异常）及死亡15。

  • 人类病例：孕妇摄入4140 mg/kg关联泌尿生殖系统发育异常1。

• 环境风险：对水体生物有潜在危害，需防泄漏16。

📊 五、物化参数速查表

💎 总结与展望

乙内酰脲作为多功能杂环骨架，其价值体现在：
✅ 医药创新：拓展抗肿瘤、免疫调节新药研发8。
✅ 绿色工业：推动无氰电镀、低毒防腐剂发展27。
✅ 跨学科应用：从农业增效到古DNA分析均有渗透。
使用警示：需严格管控生殖暴露风险，工业场景防粉尘吸入！

前沿方向：

• 计算设计衍生物：DFT模拟优化络合能力（如2-硫代乙内酰脲配位活性更强）7。

• 生物可降解材料：开发环境友好型聚海因聚合物。