CN114181109A - 一种半刚性酰腙配体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机化学合成技术领域，本发明公开了一种半刚性酰腙配体及其制备方法，包括以下步骤：S1、在保护气体下，将甘氨酸乙酯盐酸盐、三乙胺、无水二氯甲烷和草酰氯单乙酯溶液混合后进行反应，得到3‑((2‑乙氧基‑2‑氧乙基)氨基)‑3‑氧代丙酸乙酯；S2、将3‑((2‑乙氧基‑2‑氧乙基)氨基)‑3‑氧代丙酸乙酯、水合肼和乙醇混合后进行反应，得到2‑肼基‑N‑(2‑肼基‑2‑氧代乙基)‑2‑氧代乙酰胺；S3、将2‑肼基‑N‑(2‑肼基‑2‑氧代乙基)‑2‑氧代乙酰胺、3‑乙氧基‑2‑羟基苯甲醛和乙醇混合后进行反应，即得半刚性酰腙配体。所制备的酰腙配体可分别与稀土离子或过渡金属离子配位，也可以同时与稀土离子和过渡金属离子配位，为构筑多金属高核配合物提供了一种有益的半刚性多齿酰腙配体。
Description
技术领域
本发明涉及有机化学合成技术领域，更具体的说是一种半刚性酰腙配体及其制备方法。
背景技术
酰腙类化合物是由酰肼与醛或酮发生亲核加成反应而形成的一类特殊的Schiff碱类化合物，其化合物稳定性高。由于其结构中含有酰腙基等活性基团，具有抗肿瘤、抗菌、抗病毒等多种生物活性，在医药、食品、农药等领域具有广泛的应用前景。同时在超分子化学领域，桥联型酰腙类化合物具有与金属离子配位的螯合位点，可分别与稀土离子和过渡金属离子配位，也可以同时与稀土离子和过渡金属离子配位，可为构筑多金属高核配合物提供一种有益的配体设计。所以，半刚性酰腙类多齿配体在构筑多金属高核配合物方面显示出了潜在的应用价值。
因此，如何制备出同时具有稀土和过渡金属离子的结合螯合位点的半刚性酰腙类多齿配体成为了本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种半刚性酰腙配体及其制备方法，所制备的酰腙配体可分别与稀土离子或过渡金属离子配位，也可以同时与稀土离子和过渡金属离子配位，为多金属高核配合物提供了一种新的配体设计。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供了一种半刚性酰腙配体，其结构式如下：
本发明还提供了上述半刚性酰腙配体的制备方法，包括以下步骤：
S1、在保护气体下，将甘氨酸乙酯盐酸盐、三乙胺、无水二氯甲烷和草酰氯单乙酯溶液混合后进行反应，得到3-((2-乙氧基-2-氧乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯；
S2、将3-((2-乙氧基-2-氧乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯、水合肼和乙醇混合后进行反应，得到2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺；
S3、将2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺、3-乙氧基-2-羟基苯甲醛和乙醇混合后进行反应，即得半刚性酰腙配体。
在步骤S1中，所述保护气体为氮气、氩气、氦气、氖气和二氧化碳中的一种；
所述草酰氯单乙酯溶液的浓度为0.5～2mmol/ml；
所述甘氨酸乙酯盐酸盐、三乙胺、无水二氯甲烷和草酰氯单乙酯溶液的质量体积比为(2.5～3.5)g：(7～10)ml：(90～110)ml：(15～30)ml；
所述步骤S1反应的温度为-5～2℃，反应时间为8～15h。
在步骤S2中，在所述3-((2-乙氧基-2-氧乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯、水合肼和乙醇的质量体积比为(1.5～3)g：(2～4)g：(30～60)ml；
所述步骤S2反应的温度为70～90℃，反应时间为8～15h。
在步骤S3中，所述2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺、3-乙氧基-2-羟基苯甲醛和乙醇的质量体积比为(0.5～2)g：(1.5～3)g：(30～60)ml；
所述步骤S3反应的温度为70～90℃，反应时间为6～12h。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明制备出的酰腙配体具有多齿配位模式，具有稀土和过渡金属离子的结合螯合位点，可分别与稀土离子或过渡金属离子配位，也可以同时与稀土离子和过渡金属离子配位，为构筑多金属高核配合物提供了一种有益的半刚性多齿酰腙配体；
本发明所述制备工艺操作步骤简单，所需反应温度低，总反应时间较短，可实现工业化生产。
附图说明
图1为本发明制备半刚性酰腙配体的合成路线，其中1a为3-((2-乙氧基-2-氧乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯，1b为2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺，H5L为半刚性酰腙配体；
图2为本发明实施例2所制备的3-((2-乙氧基-2-氧乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯的1H NMR谱图；
图3为本发明实施例2所制备的3-((2-乙氧基-2-氧乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯的13C NMR谱图；
图4为本发明实施例2所制备的2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺的1HNMR谱图；
图5为本发明实施例2所制备的2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺的13C NMR谱图；
图6为本发明实施例2所制备的半刚性酰腙配体的1H NMR谱图；
图7为本发明实施例2所制备的半刚性酰腙配体的13C NMR谱图。
具体实施方式
本发明提供了一种半刚性酰腙配体，其结构式如下：
本发明还提供了上述半刚性酰腙配体的制备方法，包括以下步骤：
S1、在保护气体下，将甘氨酸乙酯盐酸盐、三乙胺、无水二氯甲烷和草酰氯单乙酯溶液混合后进行反应，得到3-((2-乙氧基-2-氧乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯；
S2、将3-((2-乙氧基-2-氧乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯、水合肼和乙醇混合后进行反应，得到2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺；
S3、将2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺、3-乙氧基-2-羟基苯甲醛和乙醇混合后进行反应，即得半刚性酰腙配体。
作为优选，所述保护气体为氮气或氩气。
作为优选，所述草酰氯单乙酯溶液的浓度为1～1.5mmol/ml，所述草酰氯单乙酯溶液的溶剂为无水二氯甲烷。
作为优选，所述甘氨酸乙酯盐酸盐、三乙胺、无水二氯甲烷和草酰氯单乙酯溶液的质量体积比为(2.8～3.2)g：(8～9)ml：(95～100)ml：(20～25)ml。
作为优选，所述步骤S1反应的温度为-1～0℃，反应时间为10～12h。
作为优选，步骤S1反应结束后，混合物用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，同时加入蒸馏水进行分液萃取，有机层用无水硫酸钠干燥，并使用旋转蒸发仪浓缩，即得3-((2-乙氧基-2-氧乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯。
作为优选，所述3-((2-乙氧基-2-氧乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯、水合肼和乙醇的质量体积比为(2～2.3)g：(2.5～3.5)g：(40～50)ml。
作为优选，所述步骤S2反应的温度为78～80℃，反应时间为10～12h。
作为优选，步骤S2反应结束后，冷却至室温，再进行过滤分离粗产物，再用冷乙醇洗涤三次，即得白色固体2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺。
作为优选，所述2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺、3-乙氧基-2-羟基苯甲醛和乙醇的质量体积比为(0.8～1)g：(1.8～2.5)g：(40～50)ml。
作为优选，所述步骤S3反应的温度为75～80℃，反应时间为7～10h。
作为优选，步骤S3反应结束后，冷却至室温，过滤出白色固体，再用冷甲醇洗涤3次，并在空气中干燥，即得半刚性酰腙配体。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
半刚性酰腙配体的制备方法，包括以下步骤：
S1、向装有搅拌棒和加料漏斗的250mL三颈烧瓶中，加入2.8g的甘氨酸乙酯盐酸盐，8.0mL的三乙胺和95mL的无水二氯甲烷。在冰水浴氩气(Ar)保护条件下，向该混合物体系中滴加20mL含有2.73g(0.02mol)草酰氯单乙酯的无水二氯甲烷溶液，滴加速度控制在半小时。将所得溶液在0℃下搅拌8h，并通过添加50mL的蒸馏水将反应淬灭。混合物用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，同时加入适量的蒸馏水进行分液萃取，有机层用无水硫酸钠干燥，并使用旋转蒸发仪浓缩，即得中间体3-(2-乙氧基-2-氧乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯。
S2、将2g 3-((2-乙氧基-2-氧代乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯，2.5g质量分数为80％的水合肼，以及40mL乙醇溶液中置于100mL的圆底烧瓶中。将混合物溶液在回流条件下搅拌，搅拌温度为78℃。反应10小时，然后冷却至室温。过滤分离粗产物，再用冷乙醇洗涤三次，得到白色固体2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺。
S3、将1.8g的3-乙氧基-2-羟基苯甲醛和40mL乙醇加入到100mL的圆底烧瓶中，再加入0.8g的2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺，然后将混合物体系在75℃条件下回流10小时。反应结束后冷却至室温，过滤出白色固体，再用冷甲醇洗涤3次，并在空气中干燥，即得半刚性酰腙配体。
经计算，步骤S1的转化率为65.2％，步骤S2的转化率为95.1％，步骤S3的转化率为88.3％。
实施例2
半刚性酰腙配体的制备方法，包括以下步骤：
S1、向装有搅拌棒和加料漏斗的250mL三颈烧瓶中，加入3.071g的甘氨酸乙酯盐酸盐，9.0mL的三乙胺和100mL的无水二氯甲烷。在冰水浴氩气(Ar)保护条件下，向该混合物体系中滴加20mL含有2.73g(0.02mol)草酰氯单乙酯的无水二氯甲烷溶液，滴加速度控制在半小时。将所得溶液在0℃下搅拌10h，并通过添加50mL的蒸馏水将反应淬灭。混合物用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，同时加入适量的蒸馏水进行分液萃取，有机层用无水硫酸钠干燥，并使用旋转蒸发仪浓缩，即得中间体3-(2-乙氧基-2-氧乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯。
S2、将2.03g 3-((2-乙氧基-2-氧代乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯，3.0g质量分数为80％的水合肼，以及40mL乙醇溶液中置于100mL的圆底烧瓶中。将混合物溶液在回流条件下搅拌，搅拌温度为80℃。反应12小时，然后冷却至室温。过滤分离粗产物，再用冷乙醇洗涤三次，得到白色固体2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺。
S3、将1.994g的3-乙氧基-2-羟基苯甲醛和40mL乙醇加入到100mL的圆底烧瓶中，再加入0.876g的2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺，然后将混合物体系在78℃条件下回流8小时。反应结束后冷却至室温，过滤出白色固体，再用冷甲醇洗涤3次，并在空气中干燥，即得半刚性酰腙配体。
经计算，步骤S1的转化率为66.2％，步骤S2的转化率为94.8％，步骤S3的转化率为87.5％。
实施例3
半刚性酰腙配体的制备方法，包括以下步骤：
S1、向装有搅拌棒和加料漏斗的250mL三颈烧瓶中，加入3.2g的甘氨酸乙酯盐酸盐，9.0mL的三乙胺和100mL的无水二氯甲烷。在冰水浴氩气(Ar)保护条件下，向该混合物体系中滴加25mL含有2.73g(0.02mol)草酰氯单乙酯的无水二氯甲烷溶液，滴加速度控制在半小时。将所得溶液在0℃下搅拌11h，并通过添加50mL的蒸馏水将反应淬灭。混合物用饱和碳酸氢钠水溶液洗涤，同时加入适量的蒸馏水进行分液萃取，有机层用无水硫酸钠干燥，并使用旋转蒸发仪浓缩，即得中间体3-(2-乙氧基-2-氧乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯。
S2、将2.3g 3-((2-乙氧基-2-氧代乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯，3.5g质量分数为80％的水合肼，以及50mL乙醇溶液中置于100mL的圆底烧瓶中。将混合物溶液在回流条件下搅拌，搅拌温度为85℃。反应10小时，然后冷却至室温。过滤分离粗产物，再用冷乙醇洗涤三次，得到白色固体2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺。
S3、将2.5g的3-乙氧基-2-羟基苯甲醛和50mL乙醇加入到100mL的圆底烧瓶中，再加入1.0g的2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺，然后将混合物体系在80℃条件下回流10小时。反应结束后冷却至室温，过滤出白色固体，再用冷甲醇洗涤3次，并在空气中干燥，即得半刚性酰腙配体。
经计算，步骤S1的转化率为64.3％，步骤S2的转化率为93.9％，步骤S3的转化率为88.3％。
由上述实施例可以得知，本发明所述技术方案的各个步骤的转化率都比较高。
通过对实施例2各个步骤所制备得到的产物的核磁共振谱图可以证明，本发明所述技术方案可以高效率的制备出3-(2-乙氧基-2-氧乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯、2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺和半刚性酰腙配体。具体分析如下：
图2：1H NMR(400MHz,CDCl3):δ1.28(t,3H),1.38(t,3H),4.10(d,2H),4.24(q,2H),4.36(q,2H),7.53(s,1H)；
图3：13C NMR(100MHz,DMSO-d6):δ13.94,14.09,41.51,61.78,63.27,156.82,159.98,168.79；
图4：1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ9.98(s,1H),9.05(t,1H),8.63(t,1H),4.49(d,2H),4.16(d,2H),3.68(d,2H)；
图5：13C NMR(100MHz,DMSO-d6):δ167.89,160.41,158.21,41.31；
图6：1H NMR(400MHz,DMSO-d6):δ1.32(m,6H),3.92(d,1H),4.03(m,4H),4.28(d,1H),6.79(m,2H),6.98(m,2H),7.07(d,1.4H),7.24(d,0.6H),8.30-8.42(d,1H),8.76(d,1H),8.92(t,0.6H),9.18(s,1H),10.66(t,1.4H),11.56(d,1H),12.47(d,1H)；
图7：13C NMR(100MHz,DMSO-d6):δ169.25,164.89,160.55,160.17,156.62,156.54,151.68,147.97,147.57,146.68,141.97,121.58,121.35,121.10,120.90,119.65,119.41,119.29,118.33,118.14,64.59,15.17。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种半刚性酰腙配体，其特征在于，其结构式如下：
2.一种权利要求1所述的半刚性酰腙配体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在保护气体下，将甘氨酸乙酯盐酸盐、三乙胺、无水二氯甲烷和草酰氯单乙酯溶液混合后进行反应，得到3-((2-乙氧基-2-氧乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯；
S2、将3-((2-乙氧基-2-氧乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯、水合肼和乙醇混合后进行反应，得到2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺；
S3、将2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺、3-乙氧基-2-羟基苯甲醛和乙醇混合后进行反应，即得半刚性酰腙配体。
3.根据权利要求2所述的一种半刚性酰腙配体的制备方法，其特征在于，所述保护气体为氮气、氩气、氦气、氖气和二氧化碳中的一种。
4.根据权利要求3所述的一种半刚性酰腙配体的制备方法，其特征在于，所述草酰氯单乙酯溶液的浓度为0.5～2mmol/ml。
5.根据权利要求2～4任意一项所述的一种半刚性酰腙配体的制备方法，其特征在于，所述甘氨酸乙酯盐酸盐、三乙胺、无水二氯甲烷和草酰氯单乙酯溶液的质量体积比为(2.5～3.5)g：(7～10)ml：(90～110)ml：(15～30)ml。
6.根据权利要求5所述的一种半刚性酰腙配体的制备方法，其特征在于，所述步骤S1反应的温度为-5～2℃，反应时间为8～15h。
7.根据权利要求2或6所述的一种半刚性酰腙配体的制备方法，其特征在于，所述3-((2-乙氧基-2-氧乙基)氨基)-3-氧代丙酸乙酯、水合肼和乙醇的质量体积比为(1.5～3)g：(2～4)g：(30～60)ml。
8.根据权利要求7所述的一种半刚性酰腙配体的制备方法，其特征在于，所述步骤S2反应的温度为70～90℃，反应时间为8～15h。
9.根据权利要求2或8所述的一种半刚性酰腙配体的制备方法，其特征在于，所述2-肼基-N-(2-肼基-2-氧代乙基)-2-氧代乙酰胺、3-乙氧基-2-羟基苯甲醛和乙醇的质量体积比为(0.5～2)g：(1.5～3)g：(30～60)ml。
10.根据权利要求9所述的一种半刚性酰腙配体的制备方法，其特征在于，所述步骤S3反应的温度为70～90℃，反应时间为6～12h。
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