背景及概述

三甲胺N-氧化物（TrimethylamineN-oxide，簡(jiǎn)稱(chēng)TMAO），別名三甲基胺氧化物，CAS號(hào)1184-78-7，是一種重要的脂肪族胺氧化物類(lèi)有機(jī)化合物，分子式為(CH?)?NO，分子量75.11，屬于叔胺氧化物，分子中含氮-氧配位共價(jià)鍵，在自然界、醫(yī)藥、化工、生物研究等多個(gè)領(lǐng)域具有獨(dú)特價(jià)值，是兼具天然存在性與工業(yè)實(shí)用性的多功能化合物。

應(yīng)用

三甲胺N-氧化物的用途廣泛且兼具自然功能與工業(yè)價(jià)值。在自然界中，它廣泛存在于海洋甲殼類(lèi)動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)等海洋生物組織中，是重要的壓力保護(hù)劑（壓電溶質(zhì)），能抵消高壓環(huán)境對(duì)蛋白質(zhì)的破壞作用，海洋生物生存深度越深，其體內(nèi)TMAO濃度越高，馬里亞納海溝深處的魚(yú)類(lèi)體內(nèi)便含有高濃度TMAO以適應(yīng)極端高壓環(huán)境。在生物與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可作為蛋白質(zhì)穩(wěn)定劑，用于蛋白質(zhì)折疊實(shí)驗(yàn)以抵消尿素的解折疊作用，還可作為抗氧化劑清除自由基、緩解細(xì)胞氧化應(yīng)激；同時(shí)，其體內(nèi)水平與心血管疾病、慢性腎病等多種疾病密切相關(guān)，可作為疾病預(yù)防、診斷的參考指標(biāo)，也可作為藥物載體提升藥效。在化工領(lǐng)域，可用作有機(jī)合成試劑，參與過(guò)渡金屬羰基化合物的氧化脫羰反應(yīng)，用于制備醛類(lèi)、吡咯烷等化合物，還可作為表面活性劑的原料，應(yīng)用于洗滌劑、化妝品等產(chǎn)品中。在食品領(lǐng)域，其分解產(chǎn)物三甲胺是海鮮降解時(shí)的特征氣味來(lái)源，同時(shí)飲食中攝入動(dòng)物蛋白（如紅肉、貝類(lèi)、雞蛋）會(huì)升高體內(nèi)TMAO水平，植物性飲食則可降低其水平。

制備

可采用氧化合成法與脫水精制法制備三甲胺N-氧化物，工藝成熟、操作簡(jiǎn)便，適配不同規(guī)模生產(chǎn)需求。參考文獻(xiàn)[1]以三甲胺為原料，采用過(guò)氧化氫作為氧化劑，在適宜條件下發(fā)生N-氧化反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)分離、精制得到成品，該工藝原料易得、反應(yīng)溫和，收率穩(wěn)定。

圖1 三甲胺N-氧化物的合成反應(yīng)式

脫水精制法則用于將市售二水合物轉(zhuǎn)化為無(wú)水物，以二甲基甲酰胺（DMF）為溶劑，通過(guò)共沸蒸餾去除水分，隨后冷卻結(jié)晶、洗滌、真空干燥，可獲得高純度無(wú)水三甲胺N-氧化物，收率可達(dá)94%，且無(wú)需升華步驟，簡(jiǎn)化了操作流程。此外，實(shí)驗(yàn)室中也可通過(guò)三甲胺與其他氧化劑反應(yīng)制備，但多用于小規(guī)模研發(fā)，不適用于工業(yè)化生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]Liao, Xudong; Zhou, Yi; Ai, Chengmei; Ye, Cuijiao; Chen, Guanghui; Yan, Zhaohua; Lin, Sen.[J]Tetrahedron Letters, 2021, vol. 84, art. no. 153457.