CN107383031B - 一类氨基葫芦脲及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一类氨基葫芦脲及其制备方法，涉及氨基葫芦脲。所述一类氨基葫芦脲的化学式为CB[n]NH2[≤2n]，n≥6，其由葫芦脲CB[n]改性得到。通过葫芦脲和酰氯在有机溶剂中反应，得咪唑盐；将得到的咪唑盐溶解在氨的有机溶液中反应，得胍类葫芦脲；将得到的胍类葫芦脲与还原剂反应，得到氨基葫芦脲，即为对葫芦脲羰基门户引入氨基进行改性得到的新物质。将亲水的氨基基团引入葫芦脲的羰基门户，得到一类新的葫芦脲衍生物，为葫芦脲家族在各种领域上进一步的应用提供可能。
Description
技术领域
本发明涉及氨基葫芦脲，尤其是涉及一种大环主体化合物葫芦脲家族中羰基门户改性得到的一类氨基葫芦脲及其制备方法。
背景技术
葫芦[n]脲(CB[n])是由n个的甘脲单元通过2n个亚甲基相连而成的两端端口直径小、空腔直径稍大的类似腰鼓形状的中空结构的分子，最典型的结构是它的两个对称的羰基入口和它的疏水空腔，这使得CB[n]的结构具有区别其他大环主体分子的刚性和更强有力的包结客体分子的能力。葫芦脲家族是继环糊精之后的又一类全新的大环主体分子，因其特殊的结构特征，已经成为国内外的研究热点，特别是近5年，葫芦脲分子自组装形成轮烷或准轮烷在分子开关、分子梭、信息存储等方面，以及葫芦脲主客体化学在生物体以及药物缓释等方面都具有潜在的价值。
尽管葫芦脲家族得到了广泛的应用，但是它在各类溶剂中极小的溶解性和其在表面改性极其困难的现状阻碍了它的进一步应用，葫芦脲家族的水溶性和环糊精相比相差很大，CB[6]和CB[8]几乎不溶于水，CB[7]的溶解度是葫芦脲家族水溶性最好的物质，水溶性仅为20-30mM。到目前为止，在其表面直接对官能团进行改性只取得了有限的成功，包括葫芦脲分子与其他分子的自组装形成轮烷或者类轮烷结构，此类分子腔体被占据，不利于负载分子(Danylyuk O,Chem.Commun.2013,49,1859-1861)；甘脲六聚体与改性甘脲合成的表面进行改性的葫芦脲，此类分子水溶性并未得到改善，阻碍其进一步应用(Derick Lucas,J.Am.Chem.Soc.2011,133,17966–17976)；Kim课题组将羟基引入葫芦脲分子赤道，从而得到羟基葫芦脲，将其应用于药物缓释和细胞工程等方面，但其水溶性并未得到明显的改善，药物增溶效果不高(Sang Yong Jon,J.AM.CHEM.SOC.2003,125,10186-10187)。
因此，直接对葫芦脲进行表面改性仍旧是一个巨大的挑战，尤其是对于其羰基门户上的改性目前尚没有文献报告。
发明内容
本发明的目的是将氨基引入各种葫芦脲羰基门户，涉及一类氨基葫芦脲CB[n]NH2[≤2n](n≥6)，提供一类氨基葫芦脲及其制备方法。
所述一类氨基葫芦脲的化学式为CB[n]NH2[≤2n]，n≥6，其由葫芦脲CB[n]改性得到，结构式如下：
所述一类氨基葫芦脲的制备方法包括以下步骤：
1)通过葫芦脲和酰氯在有机溶剂中反应，得咪唑盐；
在步骤1)中，所述有机溶剂可选自甲苯、苯、环己烷等中的一种；所述反应的条件可为：将葫芦脲与酰氯溶液置于惰性气体保护的环境下，60～80℃加热回流12～36h，再将溶剂蒸除，即得咪唑盐。
2)将步骤1)得到的咪唑盐溶解在氨的有机溶液中反应，得胍类葫芦脲；
在步骤2)中，所述有机溶液可选自甲醇、甲苯、乙醚等中的一种；所述反应的条件可为：加入氨的有机溶液在惰性气体保护的条件下，60～80℃条件加热回流12～36h，再蒸除溶剂，去离子水洗涤，干燥，即得胍类葫芦脲。
3)将步骤2)得到的胍类葫芦脲与还原剂反应，得到氨基葫芦脲。
在步骤3)中，所述还原剂可选自硼氢化钠、硼烷等中的一种；所述反应的条件可为：在甲醇中，胍类葫芦脲与还原剂搅拌至完全反应，去除溶剂，先得氨基葫芦脲的粗产物，再对氨基葫芦脲的粗产物进行分离，搅拌，静置，去除水层，将剩下的溶液真空干燥，即得精制的氨基葫芦脲；所述搅拌可加入二氯甲烷和水。
本发明得到的一类氨基葫芦脲，即为对葫芦脲羰基门户引入氨基进行改性得到的新物质。
本发明将亲水的氨基基团引入葫芦脲的羰基门户，得到一类新的葫芦脲衍生物，为葫芦脲家族在各种领域上进一步的应用提供可能。
附图说明
图1为氨基葫芦[7]脲(CB[7]NH2[14])在重水中的H1核磁共振谱图。
图2为氨基葫芦[6]脲(CB[6]NH2[12])在重水中的H1核磁共振谱图。
图3为氨基葫芦[7]脲(CB[7]NH2[14])水溶性数据比较图。
具体实施方式
以下实施例进一步阐述本发明的技术方案。
将葫芦脲CB[n]溶解入适当的甲苯溶剂中，一次性加入酰氯溶液，葫芦脲与酰氯溶液的摩尔比1︰2n，将溶液置于氮气保护的环境下，60～80℃加热回流12～36h，将甲苯蒸除，得到咪唑盐。
将氨的有机溶液一次性加入咪唑盐中，在氮气保护的条件下，60～80℃条件加热回流12～36h，蒸除溶剂，加入适量的去离子水，洗涤，干燥，得到胍类葫芦脲。
将胍类葫芦脲分散在溶剂中，胍类葫芦脲与还原剂(硼烷、硼氢化钠)的摩尔比为1︰2n，搅拌至反应完全，去除溶剂，得到氨基葫芦脲的粗产物。
在氨基葫芦脲的粗产物加入适量二氯甲烷和水，搅拌过夜后将溶液放于室温条件下静置，去除水层，将剩下的溶液真空干燥，重复多次得到纯净的氨基葫芦脲CB[n]NH2[2n]。
实施例1：制备氨基葫芦[6]脲
将1.4g CB[6]溶解入40ml的甲苯中，加入酰氯溶液，CB[6]与酰氯溶液的摩尔比1︰12，将溶液置于惰性气体保护的环境下，60～80℃加热回流12～36h，甲苯蒸除，得到咪唑盐。
将氨的有机溶液(7mol/L)12ml加入咪唑盐中，在惰性气体保护的条件下，60～80℃条件下加热回流12～36h，蒸除溶剂，加入适量的去离子水，洗涤，干燥，得到胍类葫芦脲。
将胍类葫芦脲分散在甲醇介质中，加入还原剂(硼氢化钠或者硼烷)，胍类葫芦[6]脲与还原剂的摩尔比为1︰12，搅拌至反应完全，去除甲醇，得到氨基葫芦脲的粗产物(2.26g)。
在氨基葫芦脲的粗产物加入适量二氯甲烷和水，搅拌后将溶液放于室温条件下静置，去除水层，将剩下的溶液真空干燥，重复3次得到纯净的氨基葫芦脲(1.0g)，此时产率为71.4％。
实施例2：制备氨基葫芦[7]脲
将1.4g CB[7]溶解入40ml的甲苯溶剂中，加入酰氯溶液，CB[7]与酰氯溶液的摩尔比1︰14，将溶液置于惰性气体保护的环境下，60～80℃加热回流12～36h，将甲苯蒸除，得到咪唑盐。
将氨的有机溶液(7mol/L)14ml加入咪唑盐中，在惰性气体保护的条件下，60～80℃条件下加热回流12～36h，蒸除溶剂，加入适量的去离子水，洗涤，干燥，得到胍类葫芦脲。
将胍类葫芦脲分散在甲醇介质中，加入还原剂(硼氢化钠或硼烷)，胍类葫芦[7]脲与还原剂的摩尔比为1︰14，搅拌至反应完全，去除甲醇，得到氨基葫芦脲的粗产物(2.5g)。
在氨基葫芦脲的粗产物加入适量二氯甲烷和水，搅拌后将溶液放于室温条件下静置，去除水层，将剩下的溶液真空干燥，重复3次得到纯净的氨基葫芦脲(1.1g)，此时产率为89.3％。
实施例3：制备氨基葫芦[8]脲
将1.4g CB[8]溶解入40ml的甲苯溶剂中，加入酰氯溶液，CB[8]与酰氯溶液的摩尔比1︰16，将溶液置于惰性气体保护的环境下，60～80℃加热回流12～36h，将甲苯蒸除，得到咪唑盐固体。
将氨的有机溶液(7mol/L)16ml加入咪唑盐中，在惰性气体保护的条件下，60～80℃条件下加热回流12～36h，蒸除溶剂，加入适量的去离子水，洗涤，干燥，得到胍类葫芦脲固体。
将胍类葫芦脲分散在甲醇介质中，加入还原剂(硼氢化钠或硼烷)，胍类葫芦[8]脲与还原剂的摩尔比为1︰16，搅拌至反应完全，去除甲醇，得到氨基葫芦脲的粗产物(2.2g)。
在氨基葫芦脲的粗产物加入适量二氯甲烷和水，搅拌后将溶液放于室温条件下静置，去除水层，将剩下的溶液真空干燥，重复3次得到纯净的氨基葫芦脲(0.9g)，此时产率为64.3％。
取实施例2中所得的氨基葫芦[7]脲在重水中的核磁共振氢谱，见附图1所示，图中清楚的显示CB[7]三组核磁峰，在1.0～2.2的位置多出了活泼氢的核磁峰，峰面积比例为1︰14，说明氨基葫芦脲合成成功。取实施例1中所得的氨基葫芦[6]脲在重水中的核磁共振氢谱，见附图2所示，图中清楚的显示CB[6]三组核磁峰，在1.0～2.2的位置多出了活泼氢的核磁峰，说明氨基葫芦脲合成成功。取实施例1、2、3中所得的氨基葫芦脲与原葫芦脲进行水溶性测试，实验数据见附图3，结果同样表明氨基改性的成功。
Claims (9)
1.一类氨基葫芦脲，其特征在于其化学式为CB[7]NH2[14]，其由葫芦脲CB[7]改性得到，结构式如下：
2.如权利要求1所述一类氨基葫芦脲的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
1)通过葫芦脲和酰氯在有机溶剂中反应，得咪唑盐；
2)将步骤1)得到的咪唑盐溶解在氨的有机溶液中反应，得胍类葫芦脲；
3)将步骤2)得到的胍类葫芦脲与还原剂反应，得到氨基葫芦脲。
3.如权利要求2所述一类氨基葫芦脲的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述有机溶剂选自甲苯、苯、环己烷中的一种。
4.如权利要求2所述一类氨基葫芦脲的制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述反应的条件为：将葫芦脲与酰氯溶液置于惰性气体保护的环境下，60～80℃加热回流12～36h，再将溶剂蒸除，即得咪唑盐。
5.如权利要求2所述一类氨基葫芦脲的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述有机溶液选自甲醇、甲苯、乙醚中的一种。
6.如权利要求2所述一类氨基葫芦脲的制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述反应的条件为：加入氨的有机溶液在惰性气体保护的条件下，60～80℃条件加热回流12～36h，再蒸除溶剂，去离子水洗涤，干燥，即得胍类葫芦脲。
7.如权利要求2所述一类氨基葫芦脲的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述还原剂选自硼氢化钠、硼烷中的一种。
8.如权利要求2所述一类氨基葫芦脲的制备方法，其特征在于在步骤3)中，所述反应的条件为：在甲醇中，胍类葫芦脲与还原剂搅拌至完全反应，去除溶剂，先得氨基葫芦脲的粗产物，再对氨基葫芦脲的粗产物进行分离，搅拌，静置，去除水层，将剩下的溶液真空干燥，即得精制的氨基葫芦脲。
9.如权利要求8所述一类氨基葫芦脲的制备方法，其特征在于所述搅拌加入二氯甲烷和水。
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