CN103130719A

CN103130719A - 一种多取代咪唑杯芳烃衍生物及制备方法

Info

Publication number: CN103130719A
Application number: CN2013100158561A
Authority: CN
Inventors: 赵冰; 阮耀宇; 阚伟; 王丽艳; 邓启刚
Original assignee: Qiqihar University
Current assignee: Qiqihar University
Priority date: 2013-01-16
Filing date: 2013-01-16
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2033-01-16
Also published as: CN103130719B

Abstract

本发明涉及一种多取代咪唑杯芳烃衍生物及制备方法，该类化合物的结构如下。本发明提供的多取代咪唑杯芳烃衍生物结构新颖，克服了咪唑杯芳烃结构单一的缺点。所提供的化合物采用二氨基杯[4]芳烃衍生物、邻二羰基化合物、醛和醋酸铵四组分一步法制备，方法简单，原料易得，步骤少，后处理容易，易操作，产率高，适合于工业生产。

Description

一种多取代咪唑杯芳烃衍生物及制备方法

技术领域

本发明涉及一种多取代咪唑环杯芳烃衍生物的结构及所述的多取代咪唑杯芳烃衍生物的制备方法。

背景技术

杯芳烃作为第三代超分子主体化合物，其独特的“空腔”结构和识别性能引起了广大研究者的关注。杯芳烃的功能化修饰是杯芳烃主体化合物研究的一个重要课题，设计和构筑具有特定官能团和空穴结构的杯芳烃衍生物是进行杯芳烃性能研究的第一步。咪唑是一类含有两个N原子的小分子五元杂环化合物，是许多生物分子的重要结构片段。其裸露的N原子使得咪唑以不同的方式与特定的客体分子发生作用，从而实现咪唑对客体分子的识别作用。近年来，正是由于咪唑这种优良的生物活性和特有的识别性能，受到杯芳烃研究者的青睐。目前，文献报道的咪唑环杯芳烃衍生物主要有两类，一类是含中性咪唑结构片段的杯芳烃衍生物，另一类是咪唑盐类杯芳烃衍生物。不同结构的咪唑杯芳烃衍生物对不同的金属离子具有独特的选择性识别作用。2001年，Dospil等人（Tetrahedron Letters, 2001, 42:7837-7840）报道了带有咪唑臂的杯芳烃衍生物，通过研究发现该化合物具有类似生物酶一样的催化作用，能使对硝基酚酯水解得到对硝基苯酚。此外，咪唑杯芳烃衍生物在金属分离和萃取、荧光材料等方面具有潜在的应用前景。

目前文献报道含咪唑环结构的杯芳烃衍生物的缺点主要有两个方面。一是合成过程中咪唑环的引入大多直接采用未经修饰的咪唑分子或N-烷基咪唑，这种单一结构的咪唑分子使得合成的咪唑杯芳烃衍生物的结构单一，限制了杯芳烃衍生物的应用空间和范围。二是合成过程中多采用价格昂贵的有机金属催化剂，对反应体系要求较高，反应操作困难，成本较高，不适合大规模生产，使其应用前景受到限制。

鉴于目前咪唑杯芳烃衍生物结构的缺点和不足，本发明提供一种结构新颖的多取代咪唑杯芳烃衍生物。提供一种原料易得，价格便宜，合成步骤少，方法简单的多取代咪唑杯芳烃衍生物的制备方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的结构单一的咪唑杯芳烃衍生物的结构不能满足研究者对杯芳烃衍生物的应用性能的研究之间的矛盾，提供一种多取代咪唑杯芳烃衍生物的结构及制备方法。

为解决上述发明目的，本发明采用的技术方案是：提供一种多取代咪唑杯芳烃衍生物，其结构式如下所示：

其中，R₁为C1~C20的直链烷基或支链烷基，苄基，取代的苄基；R₂和R₃分别为苯基和取代的苯基。

本发明所述的化合物优选为：

本发明还提供了上述化合物的制备方法，制备的技术方案如下：

本发明采用四组分一步法合成多取代咪唑杯芳烃衍生物。具体步骤为：氨基杯芳烃衍生物、邻二羰基化合物、醛和醋酸铵加入到反应溶剂中，缓慢升温，50℃至溶剂沸点区间内反应6~12小时。反应结束后，趁热加入约冰水，快速搅拌，采用5%的NaOH溶液调节反应体系的pH值在6~8之间，析出大量固体；过滤后固体用二氯甲烷溶解，用饱和食盐水洗涤有机相2~3次，无水硫酸镁干燥过夜。过滤出干燥剂，有机相浓缩得到油状粗品。粗产品采用有机溶剂重结晶，得到多取代咪唑杯芳烃衍生物。

上述步骤中，邻二羰基化合物优选为苯偶酰和对氯苯偶酰；所述的醛优选为对苯甲醛、对氯苯甲醛、对甲氧基苯甲醛和对硝基苯甲醛；原料氨基杯芳烃衍生物、邻二羰基化合物、醛和醋酸铵的投料的摩尔比为1.0~2.0：1.0~2.5：1.0~2.0：1.0~2.0；反应采用的有机溶剂为甲酸，乙酸，丙酸，乙醇，异丙醇和丁醇；重结晶采用的有机溶剂为乙酸乙酯，乙腈，四氢呋喃，乙醇，甲醇，氯仿和二氯甲烷。

本发明的有益效果是：

（1）提供的多取代咪唑杯芳烃衍生物结构新颖，克服了目前咪唑杯芳烃衍生物结构单一的缺点，本发明提供的化合物具有重要的实际应用价值。

（2）采用四组分一步法合成咪唑杯芳烃衍生物，原料易得，步骤少，方法简单，后处理容易，易操作，产率高，适合于工业生产。

具体实施方式

下面通过具体实施实例对本发明的合成方法作进一步说明。

实例1：多取代咪唑杯芳烃衍生物1的制备

(5,17-二叔丁基-11,23-双(2,4,5-三苯基咪唑基)-25,27-二丁氧基杯[4]芳烃)

二氨基杯芳烃衍生物（5.0 mmol）、苯偶酰（7.5 mmol）、苯甲醛（5.0 mmol）和醋酸铵（5.0 mmol）加入到反应100 mL乙酸中，缓慢升温至120℃，反应10小时。反应结束后，趁热加入约冰水，快速搅拌，采用5%的NaOH溶液调节反应体系的pH值在7~8之间，析出大量固体；过滤后固体用二氯甲烷溶解，用饱和食盐水洗涤有机相2~3次，无水硫酸镁干燥过夜。过滤出干燥剂，有机相浓缩得到深红色油状粗品。粗产品采用氯仿重结晶，得到5,17-二叔丁基-11,23-双(2,4,5-三苯基咪唑基)-25,27-二丁基杯[4]芳烃，产率 83%，M. p. >300℃.¹H NMR（CDCl₃）δ:δ 8.14(s, 2H, -OH), 7.19-7.59(m, 30H, Ar’-H), 6.91(s, 4H, Ar-H), 6.55(s, 4H, Ar-H), 4.18(d, 4H, J=13.2Hz, -ArH₁H₂Ar-), 3.88(t, 4H, J=6.8Hz,-OCH₂), 3.17(d, 4H, J=13.2Hz, -ArH₁H₂Ar-), 1.94-1.98(m,4H, -CH₂), 1.63-1.66(m, 4H, -CH₂), 1.05(t, 6H, J=7.2Hz, -CH₃), 0.87(s, 18H, -C(CH₃)₃); IR (KBr, cm^-1) v:3333, 3058, 2957, 2871, 1602, 1480, 1254, 1196, 1067; Anal. Calcd. for C₈₆H₈₄N₄O₄: C, 83.46; H, 6.84; N, 4.53; Found: C, 83.55; H, 7.04; N, 4.31.

实例2：多取代咪唑杯芳烃衍生物2的制备

(5,17-二叔丁基-11,23-双(4,5-二苯基-2-对氯苯基咪唑基)-25,27-二丁氧基杯[4]芳烃)

二氨基杯芳烃衍生物（5.0 mmol）、苯偶酰（8.0 mmol）、对氯苯甲醛（6.0 mmol）和醋酸铵（7.5 mmol）加入到反应100 mL甲酸中，缓慢升温至100℃，反应12小时。反应结束后，趁热加入约冰水，快速搅拌，采用5%的NaOH溶液调节反应体系的pH值在7~8之间，析出大量固体；过滤后固体用二氯甲烷溶解，用饱和食盐水洗涤有机相2~3次，无水硫酸镁干燥过夜。过滤出干燥剂，有机相浓缩得到深红色油状粗品。粗产品采用乙酸乙酯重结晶，得到5,17-二叔丁基-11,23-双(4,5-二苯基-2-对氯苯基咪唑基)-25,27-二丁氧基杯[4]芳烃，产率 79%，M. p. >300℃. ¹H NMR（CDCl₃）δ: 8.21(s, 2H, -OH), 7.19-7.56(m, 28H, Ar’-H), 6.93(s, 4H, Ar-H), 6.57(s, 4H, Ar-H), 4.16(d, 4H, J=13.2Hz, -ArH₁H₂Ar-), 3.90(t, 4H, J=6.4Hz, -OCH₂), 3.19(d, 4H, J=13.2Hz, -ArH₁H₂Ar-), 1.93-2.01(m, 4H, -CH₂), 1.63-1.68(m, 4H, -CH₂),1.06(t, 6H, J=7.2Hz, -CH₃), 0.89(s, 18H, -C(CH₃)₃);IR (KBr, cm^-1) v: 3317, 3053, 2960, 2868, 1598, 1481, 1250, 1197, 1095, 1014; Anal. Calcd. for C₈₆H₈₂Cl₂N₄O₄: C, 79.06; H, 6.33; N, 4.29; Found: C, 78.96; H, 6.21; N, 4.39.

实例3：多取代咪唑杯芳烃衍生物3的制备

(5,17-二叔丁基-11,23-双(4,5-二苯基-2-对甲氧基苯基咪唑基)-25,27-二丁氧基杯[4]芳烃)

二氨基杯芳烃衍生物（5.0 mmol）、苯偶酰（10.0 mmol）、对甲氧基苯甲醛（10.0 mmol）和醋酸铵（10.0 mmol）加入到反应100mL异丙醇中，缓慢升温至80℃，反应12小时。反应结束后，趁热加入约冰水，快速搅拌，采用5%的NaOH溶液调节反应体系的pH值在7~8之间，析出大量固体；过滤后固体用二氯甲烷溶解，用饱和食盐水洗涤有机相2~3次，无水硫酸镁干燥过夜。过滤出干燥剂，有机相浓缩得到深红色油状粗品。粗产品采用乙腈重结晶，得到5,17-二叔丁基-11,23-双(4,5-二苯基-2-对甲氧基苯基咪唑基)-25,27-二丁氧基杯[4]芳烃，产率 80%，M. p. >300℃. ¹H NMR（CDCl₃）δ: 7.98(s, 2H, -OH), 7.18-7.57(m, 20H, Ar’-H), 6.92(s, 4H, Ar-H),6.70(br, 8H, Ar’-H), 6.55(s, 4H, Ar-H), 4.18(d, 4H, J=13.2Hz, -ArH₁H₂Ar-), 3.88(t, 4H,J=6.8Hz, -OCH₂), 3.83(s, 6H, -OCH₃), 3.21(d, 4H, J=13.2Hz, -ArH₁H₂Ar-), 1.92-1.99(m, 4H, -CH₂), 1.58-1.67(m,4H, -CH₂), 1.05(t, 6H, J=7.2Hz, -CH₃), 0.88(s, 18H,-C(CH₃)₃); IR (KBr, cm^-1) v: 3317, 3053, 2955, 2868, 1611, 1482, 1254, 1176, ,1071, 1030; Anal. Calcd.for C₈₈H₈₈N₄O₆: C, 81.45; H, 6.84; N, 4.32; Found: C,81.66; H, 6.71; N, 4.50.

实例4：多取代咪唑杯芳烃衍生物4的制备

(5,17-二叔丁基-11,23-双(4,5-二苯基-2-对硝基苯基咪唑基)-25,27-二丁氧基杯[4]芳烃)

二氨基杯芳烃衍生物（5.0 mmol）、苯偶酰（12.5 mmol）、对硝基苯甲醛（8.0 mmol）和醋酸铵（8.0 mmol）加入到反应100 mL丁醇中，缓慢升温至115℃，反应8小时。反应结束后，趁热加入约冰水，快速搅拌，采用5%的NaOH溶液调节反应体系的pH值在6~8之间，析出大量固体；过滤后固体用二氯甲烷溶解，用饱和食盐水洗涤有机相2~3次，无水硫酸镁干燥过夜。过滤出干燥剂，有机相浓缩得到深红色油状粗品。粗产品采用乙腈重结晶，得到5,17-二叔丁基-11,23-双(4,5-二苯基-2-对硝基苯基咪唑基)-25,27-二丁氧基杯[4]芳烃，产率 82%，M. p. >300℃. ¹H NMR（CDCl₃）δ: 7.91(s, 2H, -OH), 7.20-7.62(m, 28H, Ar’-H), 6.96(s, 4H, Ar-H), 6.57(s, 4H, Ar-H), 4.18(d, 4H, J=13.2Hz, -ArH₁H₂Ar-), 3.91(t, 4H, J=6.4Hz, -OCH₂), 3.21(d, 4H, J=13.2Hz, -ArH₁H₂Ar-), 1.98-2.17(m, 4H, -CH₂), 1.66-1.68(m, 4H, -CH₂), 1.05(t, 6H, J=7.2Hz, -CH₃), 0.86(s, 18H, -C(CH₃)₃); IR (KBr, cm^-1) v: 3341, 3053, 2958, 2871, 1592, 1521, 1480, 1340, 1256, 1196, 1068, 1020; Anal. Calcd. for C₈₆H₈₂N₆O₈: C, 77.80; H, 6.23; N, 6.33; Found:C, 77.63; H, 6.52; N, 6.17.

还需注意的是，以上的实例仅仅是本发明的具体实施例。显然，本发明不仅限于以上的实例，还可以有许多的变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护的范围。

Claims

1.一种杯芳烃衍生物，其特征在于，所述杯芳烃衍生物含多取代咪唑结构，所述多取代咪唑杯芳烃衍生物结构式如下所示：

式中，R₁为C1~C20的直链烷基或支链烷基，苄基，取代的苄基；R₂和R₃分别为苯基和取代的苯基。

2.权利要求1中所述的多取代咪唑杯芳烃衍生物，其特征在于：所述的R₂为卤代苯基（氟苯基、氯苯基、溴苯基和碘苯基），甲基苯基，甲氧基苯基，羟基苯基，硝基苯基，氰基苯基。

3.权利要求1中所述含咪唑杯芳烃衍生物，其特征在于：所述的R₃为卤代苯基（氟苯基、氯苯基、溴苯基和碘苯基），甲基苯基，甲氧基苯基，羟基苯基，硝基苯基，氰基苯基。

4.权利要求1-3中所述咪唑杯芳烃衍生物的制备方法，该方法包括：二氨基杯芳烃衍生物、邻二羰基化合物、醛和醋酸铵加入到反应溶剂中，缓慢升温，50℃至溶剂沸点区间内反应6~12小时。反应结束后，趁热加入约冰水，快速搅拌，采用5%的NaOH溶液调节反应体系的pH值在6~8之间，析出大量固体；过滤后固体用二氯甲烷溶解，用饱和食盐水洗涤有机相2~3次，用无水硫酸镁干燥过夜。过滤出干燥剂，有机相浓缩得到油状粗品。粗品采用有机溶剂重结晶，得到多取代咪唑杯芳烃衍生物。

所述二氨基杯芳烃衍生物的结构式为：

所述邻二羰基化合物的结构为：

所述醛的结构为：R₃—CHO，

式中R₁为C1~C20的直链烷基或支链烷基，苄基或取代的苄基；R₂和R₃分别为苯基和取代的苯基。

5.根据权利要求4所述的多取代咪唑杯芳烃衍生物的制备方法，其特征在于：所述的邻二羰基化合物为卤代（氟基、氯基、溴基和碘基）、甲基、甲氧基、羟基、硝基、氰基的苯偶酰衍生物。

6.根据权利要求4所述的多取代咪唑杯芳烃衍生物的制备方法，其特征在于：所述的醛为卤素（氟基、氯基、溴基和碘基）、甲基、甲氧基、羟基、硝基或氰基取代的苯甲醛。

7.根据权利要求4所述的多取代咪唑杯芳烃衍生物的制备方法，其特征在于：二氨基杯芳烃衍生物、邻二羰基化合物、醛和醋酸铵的摩尔比为1.0~2.0：1.0~2.5：1.0~2.0：1.0~2.0。

8.根据权利要求4所述的多取代咪唑杯芳烃衍生物的制备方法，其特征在于反应过程中所用的溶剂为甲酸，乙酸，丙酸，乙醇，异丙醇和丁醇中的任何一种。

9.根据权利要求4所述的多取代咪唑杯芳烃衍生物的制备方法，其特征在于重结晶所用的溶剂为乙酸乙酯，乙腈，四氢呋喃，乙醇，甲醇，氯仿和二氯甲烷中的任何一种。