專(zhuān)利名稱(chēng)：一種制備含硫大雙環(huán)25,26,27,28-四羥基-杯[4]芳烴的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含硫雙環(huán)含羥基杯[4]芳烴衍生物的制備方法，具體涉及一種含
硫大雙環(huán)25,26,27,28-四羥基-杯[4]芳烴的制備方法。
背景技術(shù)：
杯芳烴(Calixarene )是由苯酚單元通過(guò)亞甲基在酚羥基鄰位連接而構(gòu)成的一 類(lèi)大環(huán)化合物，它的出現(xiàn)是與酚醛樹(shù)脂的研究密切相關(guān)的。1942年，奧地利化 學(xué)家Alois Zinke發(fā)現(xiàn)叔丁基苯酚與甲醛水溶液在氫氧化鈉存在下的反應(yīng)產(chǎn)物不 是他預(yù)期的線(xiàn)型酚醛樹(shù)脂，而是一個(gè)高熔點(diǎn)的晶狀化合物，經(jīng)鑒定為環(huán)狀的四聚 體(如下圖)，這是杯芳烴發(fā)現(xiàn)的淵源。<formula>formula see original document page 3</formula>
20世紀(jì)70年代末，隨著冠醚、環(huán)糊精等大環(huán)化合物研究工作的深入，發(fā)現(xiàn)它 們有作為模擬酶的可能性，于是這類(lèi)大環(huán)化合物引起了科學(xué)界的廣泛重視，并將 這類(lèi)化合物命名為"杯芳烴"(Calixarene,calix源于希臘文酒杯，arene為芳香烴 類(lèi))。
作為第三代超分子主體化合物，杯芳烴具有獨(dú)特的空穴結(jié)構(gòu)，與冠醚和環(huán)糊 精相比具有如下特點(diǎn):(I)它是一類(lèi)合成的低聚物，它的空穴結(jié)構(gòu)大小的調(diào)節(jié)具有
較大的自由度；(2)通過(guò)控制不同的反應(yīng)條件及引入適當(dāng)?shù)娜〈晒潭ㄋ?br> 要的構(gòu)象；(3)不但可以在杯芳烴下緣的酚輕基和上緣的苯環(huán)對(duì)位發(fā)生衍生化反
應(yīng)，而且連接苯環(huán)單元的亞甲基都能進(jìn)行各種選擇性功能化，這不僅能改善杯芳
烴自身水溶性差的不足，而且還可以改善其分子絡(luò)合能力和模擬酶活力；(4)它
的熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性很好，可溶性雖較差，但這各有利弊的一面，通過(guò)衍生
化之后，某些衍生物具有很好的溶解性；(5)杯芳烴不但能與離子，且能與中性
分子形成主客體包合物，這是容冠醚和環(huán)糊精兩者之長(zhǎng)；(6)杯芳烴的合成較為 簡(jiǎn)單，可望獲得較為廉價(jià)的產(chǎn)品?；诒冀?jīng)上述的一些特點(diǎn)，自70年代末至整個(gè)80年代，杯芳烴的研究工作 發(fā)展非常迅速，到現(xiàn)在已有多本專(zhuān)著和多篇綜述性文章報(bào)道杯芳烴在液膜傳輸、 絡(luò)合萃取分子探針、分子器件、傳感器、液晶、非線(xiàn)性光學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用潛力。
上世紀(jì)70年代，美、日、德、英等國(guó)化學(xué)家先后就衍生物的合成及其性能開(kāi) 展了系列研究，并在配合物、分析化學(xué)、分子識(shí)別、分子催化等領(lǐng)域的應(yīng)用中取 得了突破性進(jìn)展。國(guó)內(nèi)的研究起步于90年代初期，中國(guó)科學(xué)院北京化學(xué)研究所、 南開(kāi)大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、武漢大學(xué)等單位開(kāi)展了系列研究并取得了一些有價(jià)值的研 究成果。杯芳烴研究熱點(diǎn)之一是新型杯芳烴衍生物的合成，合成熱點(diǎn)主要表現(xiàn)在 新型杯芳烴基體的采用、上沿取代基的多位功能化、下沿取代基的橋聯(lián)、醚化、 酯化和多穴化及在分子中導(dǎo)入含有O,N, S及兩性金屬的基團(tuán)等方面。另一個(gè)熱點(diǎn) 是在應(yīng)用功能及性能上向電學(xué)、光學(xué)、手性識(shí)別、催化反應(yīng)等方向發(fā)展。
本發(fā)明提出的化合物結(jié)構(gòu)上既有硫原子，又在其對(duì)位有羥基，兩種官能團(tuán)使 得該類(lèi)化合物的從結(jié)構(gòu)上具有更大的活性，并且形成了兩個(gè)外延更大的雙環(huán)，較 現(xiàn)有杯[4]芳烴類(lèi)化合物有更好的絡(luò)合作用，從結(jié)構(gòu)上可以推測(cè)在手性識(shí)別和催 化反應(yīng)方面有更加明顯的作用，應(yīng)用范圍及其作用強(qiáng)度都有較大程度的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制備含硫雙環(huán)含羥基杯[4]芳烴衍生物方法，具 體為含硫大雙環(huán)25，26,27,28-四羥基-杯[4]芳烴的制備方法。
為達(dá)上述目的，我們進(jìn)行了一系列實(shí)驗(yàn)，得到了一條易于規(guī)?；a(chǎn)，成 本低廉的合成路線(xiàn)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下
以式(II)表示的含硫大雙環(huán)25,26,27,28-四羥基-杯[4]芳烴按照如下步驟獲
得
<formula>formula see original document page 4</formula>先量取5,ll,17，23-四巰基甲基-25,26,27，28-四羥基-杯[4]芳烴(I ):氫化鈉 N，N-二甲基甲酰胺(DMF) =1: 0.2-0.3: 10-20重量比，攪拌均勻后將反應(yīng)混合 物加熱至8(TC保溫反應(yīng)1小時(shí)，然后冷卻至室溫，再分2-3批快速加入對(duì)甲基苯 磺酸一縮二乙二醇酯(in)，對(duì)甲基苯磺酸一縮二乙二醇酯的加入量為5,11,17,23-四巰基甲基-25,26,27,28-四羥基-杯[4]芳烴(I )重量的1.4-1.6倍，加畢后繼續(xù) 室溫?cái)嚢璺磻?yīng)4小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)混合物倒入冰水中，析出固體，過(guò)濾收 集固體，即為含硫大雙環(huán)25,26，27,28-四羥基-杯[4]芳烴(II)粗品，粗品經(jīng)過(guò)柱 層析純化(淋洗液為正己垸/乙酸乙酯=3/2)，得到白色固體，為含硫大雙環(huán) 25,26，27,28-四羥基-杯[4]芳烴(II)純品。上述氫化鈉為市售的含量為60%或者 80%重量百分比的固體粉末。因?yàn)榧兊臍浠c很容易吸潮并且自燃， 一般要用蠟 包住，目前生產(chǎn)和銷(xiāo)售的氫化鈉都是蠟包住的細(xì)小固體。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)-
1. 本發(fā)明中涉及的化合物含硫大雙環(huán)25,26，27,28-四羥基-杯[4]芳烴在保留 了原有羥基的基礎(chǔ)上，引入了兩個(gè)新的含硫大雙環(huán)，從結(jié)構(gòu)上可以推測(cè)其在化合 物的手性識(shí)別和環(huán)狀大分子催化反應(yīng)方面有更加明顯的作用，應(yīng)用范圍及其作用 強(qiáng)度都有較大程度的提高。
2. 本發(fā)明采用的原料為實(shí)驗(yàn)室制備，工藝較為成熟，便于大規(guī)模生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式
下面通過(guò)具體的實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明是如何實(shí)現(xiàn)的 實(shí)施例1
原料5, 11，17，23-四巰基甲基-25,26,27,28-四羥基-杯[4]芳徑(I )制備
方法是按如下三個(gè)步驟進(jìn)行的
A，先量取25,26,27，28-四羥基-杯[4]芳烴多聚甲醛=1: 0. 29-0. 36重量
比，然后加入乙酸，乙酸的加入量為25,26,27,28-四羥基-杯[4]芳烴重量的3
倍，攪拌均勻后用冰鹽浴冷卻到l(TC，然后通入干燥的氯化氫氣體，氯化氫氣
體的通入量為25, 26, 27, 28-四羥基-杯[4]芳烴重量的0. 36-0. 44倍，保持反應(yīng)
混合物溫度不超過(guò)2(TC，通入完畢后將反應(yīng)混合物倒入冰水中，過(guò)濾收集固體，
水洗后干燥，得到產(chǎn)物5， 11， 17, 23-四氯甲基-25, 26， 27, 28-四羥基-杯[4]芳烴； B，量取A步產(chǎn)品5, 11， 17,23-四氯甲基-25, 26， 27,28-四羥基-杯[4]芳烴
5硫代乙酸鉀=1: 0.74-2.21重量比，將他們加入反應(yīng)器中，再加入無(wú)水乙腈，無(wú) 水乙腈的加入量為5， 11， 17， 23-四氯甲基-25, 26， 27, 28-四羥基-杯[4]芳烴重量 的15—35倍；氮?dú)獗Ｗo(hù)下邊攪拌邊加熱至80'C進(jìn)行取代反應(yīng)4個(gè)小時(shí)后，停止 加熱，冷卻至室溫，然后再升溫至9(TC蒸餾除去乙腈得紅褐色固體，在固體中 加水溶解，水的加入量是乙腈重量的2倍，再在溶液中加入二氯甲垸進(jìn)行萃取， 得有機(jī)相，二氯甲烷加入量是乙腈重量的6倍，在有機(jī)相中加入無(wú)水硫酸鈉，過(guò) 夜，濾去無(wú)水硫酸鈉后剩余液體再升溫至55°C，蒸餾除去二氯甲垸得到固體， 最后在固體中加入異丙醇進(jìn)行重結(jié)晶，得到淡紅色晶體為產(chǎn)物5， 11， 17， 23-四硫 代乙酰氧基甲基-25， 26， 27, 28-四羥基-杯[4]芳烴；異丙醇的加入量是固體重量 的4倍；
C. 5，11, 17,23-四巰基甲基-25,26,27,28-四羥基-杯[4]芳烴(I )的制備 先按B步所得產(chǎn)物5, 11, 17， 23-四硫代乙酰氧基甲基-25， 26, 27, 28-四羥基-杯[4]芳烴甲醇鈉或者乙醇鈉=1: l-15摩爾比量取，然后將他們冷卻至O'C后 加入無(wú)水甲醇或無(wú)水乙醇，無(wú)水甲醇或無(wú)水乙醇的加入量為5， 11， 17, 23-四硫代 乙酰氧基甲基-25， 26， 27， 28-四羥基-杯[4]芳烴重量的15倍，加畢后升至室溫反 應(yīng)2小時(shí)，再冷卻至0'C后加入濃度為2mol/L的稀鹽酸酸化，過(guò)濾收集固體， 用無(wú)水甲醇對(duì)固體經(jīng)過(guò)重結(jié)晶后得到5， 11,17， 23-四巰基甲基-25, 26， 27， 28_四 羥基-杯[4]芳烴(I );甲醇的加入量是固體重量的4倍。
在反應(yīng)瓶中加入5,ll,17,23-四巰基甲基-25，26，27，28-四羥基-杯[4]芳烴(I ) (6.088,0.0111101)，含量為60%重量百分比的氫化鈉固體粉末(1.8￡，0.04511101)和1^]^-二甲基甲酰胺(DMF) (90g)，攪拌均勻后反應(yīng)混合物加熱至8(TC保溫反應(yīng)1小 時(shí)，然后冷卻至室溫，再分2批快速加入對(duì)甲基苯磺酸一縮二乙二醇酯(III)(9.12g， 0.022mol)，加畢后繼續(xù)室溫?cái)嚢璺磻?yīng)4小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)混合物倒入冰 水中，析出固體，過(guò)濾收集固體，即為含硫大雙環(huán)25,26,27,28-四羥基-杯[4]芳烴 (II)粗品，粗品經(jīng)過(guò)柱層析純化(淋洗液為正己垸/乙酸乙酯=3/2)，得到白色 固體，干燥后為含硫大雙環(huán)25，26，27，28-四羥基-杯[4]芳烴(II)純品4.12g，收 率55.0%。 'HNMR(CDCl3)
S:10.16(s,4H,Ar-OH);7.09(s,8H,Ar-H);3.83(d,8H,Ar-CH2);3.73 (m,8H，-CH2-0);2.53(m,8H,CH2-CH2-S); 2.11 (s,8H，Ar-CH2-S)。實(shí)施例2
反應(yīng)瓶中加入5,11,17,23-四巰基甲基-25,26,27,28-四羥基-杯[4]芳烴(I ) (6.08g，0.01mo1)，含量為60%重量百分比的氫化鈉固體粉末(1.6^0.0411101)和>>1，:^-二甲基甲酰胺(DMF) (65g)，攪勻后加熱至8(TC保溫反應(yīng)1小時(shí)，然后冷卻至 室溫，再分2批快速加入對(duì)甲基苯磺酸一縮二乙二醇酯(III) (8.51g,0.021mo1)， 加畢后繼續(xù)室溫?cái)嚢璺磻?yīng)4小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)混合物倒入冰水中，析出固 體，過(guò)濾收集固體，即為含硫大雙環(huán)25,26，27,28-四羥基-杯[4]芳烴(II)粗品， 粗品經(jīng)過(guò)柱層析純化(淋洗液為正己烷/乙酸乙酯=3/2)，得到白色固體，干燥后 為含硫大雙環(huán)25，26,27,28-四羥基-杯[4]芳烴(II)純品4.03g，收率53.8%。
實(shí)施例3
在反應(yīng)瓶中加入5,ll,17，23-四巰基甲基-25,26,27，28-四羥基-杯[4]芳烴(I ) (6.08g，0.01mo1)，含量為80%重量百分比的氫化鈉固體粉末(1.2§，0.0411101)和^！^ 二甲基甲酰胺(DMF) (90g)，攪拌均勻后反應(yīng)混合物加熱至8(TC保溫反應(yīng)1小 時(shí)，然后冷卻至室溫，再分3批快速加入對(duì)甲基苯磺酸一縮二乙二醇酯(m)(9.12g, 0.022mol)，加畢后繼續(xù)室溫?cái)嚢璺磻?yīng)4小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)混合物倒入冰 水中，析出固體，過(guò)濾收集固體，即為含硫大雙環(huán)25,26,27,28-四羥基-杯[4]芳烴 (II)粗品，粗品經(jīng)過(guò)柱層析純化(淋洗液為正己烷/乙酸乙酯=3/2)，得到白色 固體，干燥后為含硫大雙環(huán)25,26,27,28-四羥基-杯[4]芳烴(II)純品3.95g，收 率52.7%。 實(shí)施例4
在反應(yīng)瓶中加入5,ll，17,23-四巰基甲基-25,26，27,28-四羥基-杯[4]芳烴(I ) (6.08g，0.01mo1)，含量為80。/o重量百分比的氫化鈉(1.35g,0.045mol)和N，N-二甲基 甲酰胺(DMF) (120g)，攪拌均勻后反應(yīng)混合物加熱至80'C保溫反應(yīng)1小時(shí)，然 后冷卻至室溫，再分3批快速加入對(duì)甲基苯磺酸一縮二乙二醇酯(III) (9.72g, 0.023mol)，加畢后繼續(xù)室溫?cái)嚢璺磻?yīng)4小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)混合物倒入冰 水中，析出固體，過(guò)濾收集固體，即為含硫大雙環(huán)25,26，27,28-四羥基-杯[4]芳烴 (II)粗品，粗品經(jīng)過(guò)柱層析純化(淋洗液為正己垸/乙酸乙酯=3/2)，得到白色 固體，干燥后為含硫大雙環(huán)25,26,27,28-四羥基-杯[4]芳烴(II)純品4.2g，收率 56.1%。
權(quán)利要求
1.一種制備含硫大雙環(huán)25，26，27，28-四羥基-杯[4]芳烴的方法，其特征在于以式(II)表示的含硫大雙環(huán)25，26，27，28-四羥基-杯[4]芳烴按照如下步驟獲得先量取5，11，17，23-四巰基甲基-25，26，27，28-四羥基-杯[4]芳烴(I)∶氫化鈉∶N，N-二甲基甲酰胺(DMF)＝1∶0.2-0.3∶10-20重量比，攪拌均勻后將反應(yīng)混合物加熱至80℃保溫反應(yīng)1小時(shí)，然后冷卻至室溫，再分2-3批快速加入對(duì)甲基苯磺酸一縮二乙二醇酯(III)，對(duì)甲基苯磺酸一縮二乙二醇酯(III)的加入量為5，11，17，23-四巰基甲基-25，26，27，28-四羥基-杯[4]芳烴(I)重量的1.4-1.6倍，加畢后繼續(xù)室溫?cái)嚢璺磻?yīng)4小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后將反應(yīng)混合物倒入冰水中，析出固體，過(guò)濾收集固體，即為含硫大雙環(huán)25，26，27，28-四羥基-杯[4]芳烴(II)粗品，粗品經(jīng)過(guò)柱層析純化，得到白色固體，為含硫大雙環(huán)25，26，27，28-四羥基-杯[4]芳烴(II)純品；柱層析所用的淋洗液為正己烷/乙酸乙酯＝3/2體積；上述氫化鈉為市售的含量為60％或者80％重量百分比的氫化鈉固體粉末。
全文摘要
一種制備含硫大雙環(huán)25，26，27，28-四羥基-杯[4]芳烴的方法，涉及一種含硫雙環(huán)含羥基杯[4]芳烴衍生物的制備方法。以5，11，17，23-四巰基甲基-25，26，27，28-四羥基-杯[4]芳烴(I)為起始原料，與對(duì)甲基苯磺酸一縮二乙二醇酯(III)反應(yīng)，得到粗產(chǎn)品后經(jīng)分離純化得到含硫大雙環(huán)25，26，27，28-四羥基-杯[4]芳烴(II)純品。本發(fā)明的起始原料為實(shí)驗(yàn)室制備，工藝成熟，收率高，常壓操作，本發(fā)明的產(chǎn)品具有較強(qiáng)的化學(xué)活性且對(duì)過(guò)渡金屬離子和重金屬離子有較強(qiáng)的識(shí)別能力，并且分子另一端含有的羥基官能團(tuán)，形成了兩個(gè)含硫的大雙環(huán)，其空腔效應(yīng)較傳統(tǒng)杯芳烴更加明顯，使分子的活性更強(qiáng)，比傳統(tǒng)杯芳烴在液膜傳輸、絡(luò)合萃取分子探針、分子器件、傳感器、液晶、非線(xiàn)性光學(xué)等領(lǐng)域有更廣闊的應(yīng)用。
文檔編號(hào)C07D327/00GK101555244SQ200910051418
公開(kāi)日2009年10月14日 申請(qǐng)日期2009年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者佳 朱, 輝 段, 王修智, 蔣忠良 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)