CN114133399A - 一种新型荧光功能分子甘脲苄胺羧酸衍生物的合成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型荧光功能分子甘脲苄胺羧酸衍生物的合成方法，通过本发明提供的方法先用甘脲与甲醛进行反应得到四羟甲基甘脲，然后与对苄基苯甲酸缩合反应成环，最后分离提纯即可得到一种新的化合物——甘脲苄胺羧基酸衍生物，该物质属于荧光功能分子物质，可将其应用于荧光物质或材料的制备；本发明的合成方法相较于现有同类物质合成，原材料简单易得，反应条件温和，对环境污染小且目标产物产率较高。

Description

一种新型荧光功能分子甘脲苄胺羧酸衍生物的合成方法
技术领域
本发明属于荧光功能小分子化合物合成技术领域，具体涉及一种新型荧光功能分子甘脲苄胺羧酸衍生物的合成方法。
背景技术
甘脲具有一个刚性的双环窝状结构，两个可作为离子结合位点的亲水羰基，反应活性较强的4个N-H键，两个可修饰的桥接C原子，因而自1877年合成以来，成为人们广泛研究的对象。甘脲的合成方法简单，可修饰性强，经硝化、缩合、取代、羟甲基化后合成的各种衍生物已广泛应用于含能材料、分子识别、分子胶囊等方面的研究当中，因而甘脲类分子钳在分子识别和自组装研究中具有巨大的应用前景。
但目前在研究甘脲主体与客体分子的识别情况时，主要采取核磁滴定的分析方法，因而操作不便。虽然也有少数具有荧光性质的甘脲分子钳化合物的报道，但这类分子钳化合物往往水溶性较差，在检测金属离子等方面的应用时受到限制。通过将荧光基团引入甘脲分子骨架中，同时结增加强极性基团提高分子的水溶性，将具有便捷、实用的优势，具有重要的研究价值。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种新型的具有一定水溶性和荧光性质的甘脲苄胺羧酸衍生物的合成方法，本发明提供的合成方法使用的原料简单易得，反应条件温和，环境友好，合成步骤短，产物分离容易，产率高；
为了达到上述技术目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供的甘脲苄胺羧酸衍生物，系统命名法名称为1,6,3,4-双(对羧酸苄氨基)-四氢咪唑并[4,5-d]咪唑-2,5(1H,3H)-二酮，分子式为C24H24N6O6，分子量为492，为白色针状晶体，在水中具有一定溶解性，较易溶于甲醇、乙醇、乙腈等有机溶剂中，其结构如式I所示：
Figure BDA0003399895060000021
进一步的，本发明的另一目的在于提供一种新型荧光功能分子甘脲苄胺羧酸衍生物的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：向反应器中分别加入反应原料甘脲、多聚甲醛，蒸馏水作溶剂，搅拌反应，再加入Na2CO3调节其PH值至9-10，升温反应；
S2：待S1反应完成后，将反应物冷却至室温，经减压浓缩至粘稠状，加入适量甲醇，磁力搅拌一段时间，搅拌过程有固体持续析出；
S3：将S2中析出的固体进行抽滤，并用少量甲醇洗涤滤饼，真空干燥得到白色固体，即为四羟甲基甘脲；
S4：将S3制得的四羟甲基甘脲、对苄氨基苯甲酸、蒸馏水分别加入反应器中，升温到40℃溶解得到白色悬浊液。磁力搅拌，加入NaOH调节PH至8-9，溶液逐渐变澄清，再升温反应一段时间，停止加反应结束后停止加热，冷却至室温；
S5：向S4得到的反应液中加入HCl调节PH至5-6，有白色固体析出，经过滤，得白色固体，分别用少量甲醇、水洗涤滤饼，真空干燥得到白色固体，即为甘脲苄胺羧酸衍生物；
优选的，所述S1中，甘脲与多聚甲醛的摩尔比为1:5-8，反应温度为40-60℃，反应时间1.5-3h；
优选的，所述S2中甲醇加入量为溶剂水体积的1.5-2倍，搅拌时间为3.5-5h；
优选的，所述S4中，四羟甲基甘脲与对氨基苯甲酸的摩尔比为1:2-3，反应温度为80-100℃，反应时间为1.5-3h。
本发明的有益效果是：
通过本发明的合成方法，合成了一种新的化合物——甘脲苄胺羧酸衍生物。相较于现有技术，合成的现有甘脲功能分子化合物，具有荧光性质和一定水溶性，方便用于金属离子和小分子有机化合物的检测；且本发明提供的合成方法原材料简单易得，成本降低，反应条件温和，产物率高。
附图说明
图1是本发明合成方法的反应结构式图；
图2是本发明四羟甲基甘脲的红外光谱图；
图3是本发明四羟甲基甘脲的1H NMR图谱；
图4是本发明四羟甲基甘脲的13C NMR图谱；
图5是本发明四羟甲基甘脲的质谱图；
图6是本发明甘脲苄胺羧基衍生物的红外光谱图；
图7是本发明甘脲苄胺羧基衍生物的1H NMR图谱；
图8是本发明甘脲苄胺羧基衍生物的13C NMR图谱；
图9是本发明甘脲苄胺羧基衍生物的质谱图。
具体实施方式
为了清楚，完整的对本发明的技术方案及技术效果做描述，通过以下实施例进行详细说明；
实施例1
四羟甲基甘脲的合成方法，其步骤如下：
S1：向三口瓶中分别加入7.1g甘脲、8.9g多聚甲醛、25ml蒸馏水，再加入1M Na2CO3调节其PH值至9-10，将反应温度升高至45℃，反应2h；
S2：待S1反应完成后，将反应物冷却至室温，经减压浓缩至粘稠状；加入40ml甲醇，通过磁力搅拌器搅拌4h，搅拌过程有固体持续析出；
S3：将S2中析出的固体进行抽滤，并用少量甲醇洗涤滤饼，真空干燥得到白色固体5.92g，即为四羟甲基甘脲，经计算产率为45.2％；
四羟甲基甘脲的红外、核磁氢谱、碳谱、质谱数据为：
IR(KBr)υ(cm-1)＝3467,3298,2957,1723,1490,1446,1320,1246,1179,1169,1006,791,663；1H NMR(600MHz,DMSO)δ＝5.91(t,2H),5.47(s,1H),4.76(m,2H),4.67(m,2H)；13C NMR(151MHz,DMSO)δ＝157.40,66.22,66.19；ESI(m/z):262.9[M+H+],284.9[M+Na+]。
四羟甲基甘脲的结构式为：
Figure BDA0003399895060000051
实施例2
甘脲苄胺羧酸衍生物的合成方法，其步骤如下：
S4：取实施例1制得的四羟甲基甘脲1.31g、对苄氨基苯甲酸1.63g，20ml蒸馏水分别加入到100ml的三口烧瓶中，使用磁力搅拌器进行搅拌，加热至45℃，得到白色悬浊液，加入NaOH调节PH至8-9，溶液逐渐变澄清，继续加热至950℃，反应2.5h，停止加热，冷却至室温；
S5：向S4中室温的反应液加入HCl调节PH至5-6，有白色固体析出，经过滤，取白色固体滤饼，分别用甲醇、水洗涤滤饼，真空干燥得到白色固体0.9033g，即为甘脲苄胺羧酸衍生物，产率为36.7％。
甘脲苄胺羧酸衍生物的红外、核磁氢谱、碳谱、质谱数据为：
IR(KBr)υ(cm-1)＝3364,2942,2847,1712,1482,1255,1207,1171,1021,967,741；1H NMR(600MHz,DMSO)δ＝12.83(s,1H),7.89(d,2H),7.44(d,2H),5.64(s,1H),4.54(d,3H),4.29(d,3H),3.84(s,3H)；13C NMR(151MHz,DMSO)δ＝167.58,159.65,143.51,130.20,129.68,129.07,64.67,59.97,54.26；ESI(m/z):491[M-H+]。
上述的实施例表明：采用本发明中所提供的方法，是一种原料广泛易得，流程短，提纯操作简单，高效的水溶性甘脲荧光衍生物的合成方法。

Claims (7)

1.一种新型荧光功能分子甘脲苄胺羧酸衍生物的合成方法，所述甘脲苄胺羧基酸的结构如式(I)所示：
Figure FDA0003399895050000011
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：向三口瓶中分别加入甘脲、多聚甲醛、蒸馏水，再加入Na2CO3调节其PH值至9-10，将反应温度升高后进行反应；
S2：待S1反应完成后，将反应物冷却至室温，经减压浓缩至粘稠状；
S3：向S2中反应得到的粘稠状反应物中加入甲醇，通过磁力搅拌器搅拌，搅拌过程有固体持续析出；
S4：将S3中析出的固体进行抽滤，并用适量甲醇洗涤滤饼，真空干燥得到白色固体，即为四羟甲基甘脲；
S5：将S4制得的四羟甲基甘脲、对苄氨基苯甲酸、蒸馏水分别加入到三口烧瓶中，使用磁力搅拌器进行搅拌，加热，得到白色悬浊液；
S6：向S5中得到的白色悬浊液中加入NaOH调节PH至8-9，溶液逐渐变澄清，继续加热反应，停止加热，冷却至室温；
S7：向S6中室温的反应液加入HCl调节PH至5-6，有白色固体析出，经过滤，取白色固体滤饼，分别用甲醇、水洗涤滤饼，真空干燥得到白色固体，即为甘脲苄胺羧基酸衍生物。
3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述S1中反应温度为40-50℃，反应时间1.5-2h。
4.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述S3中甲醇的加入量为20-35ml，搅拌时间为3.5-4h。
5.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述S5中加热温度为40-50℃。
6.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述S6中加热温度为85-95℃，反应时间为1-2h。
7.根据权利要求2-6任意一项所述的合成方法，公开了其在荧光功能分子的合成技术领域的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0272588A1 (de) * 1986-12-22 1988-06-29 BASF Aktiengesellschaft Acetylendiharndstoffderivate und ihre Verwendung zum Stabilisieren von Kunststoffen
DE3706795A1 (de) * 1986-12-22 1988-09-15 Basf Ag Neue anwendungen fuer quaternaere ammoniumsalze von acetylendiharnstoffderivaten

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