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稳定同位素标记(Stable Isotope Labeled, SIL)化合物在生命科学、食品安全及资源环境、新型材料等研究领域应用广泛。以SIL化合物作为分析的内标试剂,通过色谱-质谱(HPLC-MS, GC-MS)检测乳与乳制品中的掺假物,可以显著的提高分析的准确性和稳定性。三聚氰胺乳品安全事件的爆发,引起了广大群众对乳品安全的高度关注,同时也给我国乳制品行业带来了困扰和挑战。这需要全面进行对乳制品的检测,确保其质量的安全性。目前SIL灭蝇胺及其衍生物试剂在国内均无产品出售。本文合成的SIL灭蝇胺和N-甲基三聚氰胺,就是用于乳品中的三聚氰胺和灭蝇胺测定。本文根据检测内标的要求,设计了3种SIL灭蝇胺的结构,选定三聚氰胺衍生物结构(N-甲基／乙基三聚氰胺,SIL或天然丰度)。参考天然丰度灭蝇胺的合成文献,通过有机合成设计和实验探索,成功建立新的灭蝇胺-氨基-15N2/15N3,灭蝇胺-环-15N3,N-甲基／乙基三聚氰胺-15N2的合成路线,并对合成的工艺条件进行优化；由于同位素原料价格昂贵,在合成策略上,采用天然丰度化合物打通合成路线、优化工艺；在全合成稳定实验的基础上进行稳定同位素合成实验。(1)对天然丰度灭蝇胺合成方法中氨/环丙胺过量的方法进行改进,采用缚酸剂,明显提高胺化步骤氨或胺的利用率,甚至提高产率,显著降低原料-15N的投料量。例如三聚氰氯的胺化,碳酸钠为缚酸剂,氨的利用率从59.0%提高到80.0%；环丙基甲酰氯的胺化,三乙胺代替氨水,氨的利用率从27.2%增加至50.0%,产率从37.6%提高到61.1%;灭蝇胺的合成中,碳酸钠为缚酸剂,环丙胺的投料量显著降低(1.2倍比2.2倍),环丙胺的利用率从32.7%提高至64.4%。产率从72.0提高至77.3%。(2)灭蝇胺-氨基-15N2的合成路线为三聚氰氯→2,4-二氨基-15N2-6-氯-1,3,5-三嗪(Ⅲ-氨基-15N)→灭蝇胺-氨基-15N2；灭蝇胺-氨基-’5N3的合成路线为三聚氰氯→2,4-二氨基-15N2-6-氯-1,3,5-三嗪(Ⅲ-氨基-15N)(与环丙胺-15N反应)→灭蝇胺-氨基-15N3(环丙胺-15N←环丙基甲酰胺-15N←环丙基甲酰氯←环丙甲酸)。(3)灭蝇胺-环-15N3的合成路线为尿素-15N2→三聚氰酸-环-’5N3→三聚氰氯-环-15N3→2,4-二氨基-6-氯-1,3,5-三嗪-环-15N3(Ⅲ-环-15N)→灭蝇胺-环-1SN3,经过四步实验得到目标化合物,总收率为19.3%(以尿素-15N2计)。(4)在2,4-二氨基-6-氯-1,3,5-三嗪(Ⅲ)合成实验中,对反应投料比、溶剂、氨水浓度、碱的效果进行了单因素考察,获得优化条件,n(三聚氰氯)：n(氨水)：n(碳酸钠)=1：2.2：1,THF为溶剂,40～50℃反应4-5 h。(5)中间体环丙胺的合成路线为环丙甲酸→环丙基甲酰氯→环丙基甲酰胺→环丙胺,经过三步反应得到目的产物,总收率28.6%(以环丙甲酸计)。(6)在合成三聚氰氯的过程中,以尿素为起始原料,环丁砜为高沸点溶剂,0.013MPa-0.019 MPa之间,回流温度在205℃左右,反应1.5 h左右,反应毕,处理得到三聚氰酸产品,产率83.0%；再以POCl3/PCls为氯化试剂,在n(三聚氰酸)：n (POCl3):n(PCl5)=1：4：4,回流反应20 h,粗收率达60.0%,两步总收率为49.8%(以尿素计)。(7)在合成灭蝇胺过程中,考察了不同体系和投料比的影响,优化条件为：水为溶剂,碳酸钠为缚酸剂；n(Ⅲ,2,4-二氨基-6-氯-1,3,5-三嗪)：n(环丙胺)：n(碳酸钠)=1：1.1：0.5,回流反应7 h,此步骤收率为77.3%。(8)N-甲基／乙基三聚氰胺的研究,参考灭蝇胺合成路线,合成路线为三聚氰氯→2,4-二氨基-6-氯-1,3,5-三嗪(Ⅲ)→N-甲基／乙基三聚氰胺。采用上述灭蝇胺优化条件((4)和(7)),两步总收率分别63.0%,90.9%(以三聚氰氯计)。(9)氨基和环标记的灭蝇胺路线分别进行了三次丰度实验投料量的全合成实验,总收率分别为21.0%～02.9%,18.0%～19.3%。(10)在优化工艺的基础上进行同位素标记合成实验,得到目标化合物灭蝇胺-氨基15N2,总收率为68.1%,15N的同位素丰度为98.8 atom%15N,色谱纯度为99.7%(HPLC,外标法)；灭蝇胺-氨基-15N3,总收率为18.3%,15N的同位素丰度为99.3 atom%15N,色谱纯度为98.2%(HPLC,外标法)；灭蝇胺-环-15N3产品,总收率为17.0%,15N的同位素丰度为99.1 atom%15N,色谱纯度为98.4%(HPLC,外标法)；同样经过两步反应得到N-甲基／乙基三聚氰胺-15N2产品,总收率分别为66.4%,95.4%,同位素丰度分别为98.6 atom%15N,98.2 atom%15N,纯度分别为99.0%,99.0%(HPLC,面积归一法)；同位素丰度基本没降低,表明所设计的合成路线和采用的工艺条件较适合这5种标记化合物的合成。(11)对每一步骤的合成产物,使用TLC、GC、HPLC、LC-MS、FT-IR等方法进行了表征,确定每步反应中的产物为目的产物,同位素丰度和纯度都符合要求。采用HPLC外标法和LC-MS进行测定,灭蝇胺-氨基-15N2/15N3、灭蝇胺-环-15N3的纯度和丰度均达到要求,可用作内标试剂。(12)LC-MS测定乳品中的灭蝇胺和三聚氰胺,以N-甲基三聚氰胺作为检测内标,50～80 mg/L加标范围,测定仪器方法的回收率与重现性,三聚氰胺回收率为104.9～106.8%;灭蝇胺的回收率为100.8～107.8%；基质加标回收率的测定,牛乳加标的掺假样品,在5～15 mg/L范围,三聚氰胺回收率为109.0～113.4%,灭蝇胺回收率为109.4-109.9%。(13)LC-MS测定乳品中的灭蝇胺和三聚氰胺,以灭蝇胺-氨基-15N2作为检测内标,50～80 mg/L范围测定仪器方法的回收率与重现性,三聚氰胺回收率为98.4～104.4%,RSD为2.56～5.24%；灭蝇胺回收率为99.7～101.6%,RSD为1.49～3.01%。基质加标回收率,在5～15 mg/L的范围内,三聚氰胺的为97.7～103.9%,RSD为0.21～2.25%；灭蝇胺的为100.2～104.2%,RSD为0.38～0.61%。