CN1425014A

CN1425014A - 三氮杂联三(二氮杂萘)及其用途

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Publication number: CN1425014A
Application number: CN00818618A
Authority: CN
Inventors: M·R·约翰逊
Original assignee: Trinapco LLC
Current assignee: Trinapco LLC
Priority date: 1999-12-23
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2020-12-22
Also published as: EA200200706A1; MXPA02006234A; ATE301655T1; KR100747613B1; EP1244665A1; NO20023040D0; NO20023040L; AU778220B2; JP4758582B2; HK1051034A1; CA2395095A1; AU2287701A; KR20020086871A; JP2003518120A; EP1244665B1; NO323411B1; HK1051034B; DE60021914T2; CN1187353C; WO2001046193A1

Abstract

本发明公开了一类具有通式I的大环－术语“三氮杂联三(二氮杂萘)”或其溶剂合物、水合物、酯或盐；其中R¹、R²、R³、R^a、R^a’、R^a″、R^b、R^b’、R^b″、R^c、R^c’、R^c″、R^d、R^d’和R^d″的定义见说明书。该大环用于提取过渡金属，特别是镧系金属。

Description

三氮杂联三(二氮杂萘)及其用途

技术领域

本发明涉及一种具有三个1，5-二氮杂萘亚单位的大环及其盐和金属络合物；制备这些大环、其盐和络合物的方法，以及将这些大环的组合物用于提取过渡金属的用途，以及使用组合物提取过渡金属的方法。

背景技术

过渡金属包括元素周期表VIII族的九种金属作为其代表性例子，以及镧系和锕系金属。过渡金属还包括称作稀有金属、贵金属和重金属的金属。其特例包括铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、钇(Y)、锆(Zr)、铌(Nb)、钼(Mo)、银(Ag)、镉(Cd)、镧(La)、铈(Ce)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、铪(Hf)、钽(Ta)、钨(W)、金(Au)、汞(Hg)、铀(U)和钚(Pu)。这些过渡金属不仅用于催化剂和铁/钢中，还广泛应用于其它领域，例如氢吸收合金(hydrogen-absorbing alloys)、电池、磁铁和超导材料。从稳定供应的角度出发，希望从所谓“二级资源”中回收这些金属。此外，需要处理工业排污等，以从中回收所含的少量金属。因此，确立有效的金属回收技术也是从环保角度出发的重要课题。

回收和纯化过渡金属的基本技术中的一项是溶剂提取法。溶剂提取法通常根据待处理溶液中的组合物采用酸、碱或中性提取试剂。除单独使用外，最近趋向于将过渡金属以复合材料和相似材料，例如合金和混合物形式使用。因此，可以认为溶剂提取法的使用趋向于增长。

因此，需要一种提取容量大、提取率高且选择性高，以及无害和便宜的提取剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于过渡金属的提取剂，其具有完全不同于任何已知的过渡金属提取剂的新颖结构，并具有优异的提取性能。

本发明的另一目的在于提供一种用提取剂提取过渡金属的方法。

本发明通过将大环化合物用于特定的金属离子束缚，以实现上述目的并解决现有技术的其它问题。本发明涉及术语“三氮杂联三(二氮杂萘)(triazatrinaphthyrins)”的一类新颖的大环、其金属络合物和盐。在全部意义上，本发明的新颖的三氮杂联三(二氮杂萘)(triazatrinaphthyrin)包括那些具有通式I结构的化合物，或其溶剂合物、水合物、酯或盐：

其中R¹-R³，以及R^a、R^a’、R^a″、R^b、R^b’、R^b″、R^c、R^c’、R^c″、R^d、R^d’和R^d″定义如下。

通过用于提取过渡金属的组合物实现本发明的上述和其它目的。所述组合物以三氮杂联三(二氮杂萘)或其盐作为活性成分。

此外，通过提取过渡金属的方法实现本发明的上述和其它目的，所述方法包括使用上述用于提取过渡金属的组合物提取过渡金属。

附图说明

图1是用于合成本发明的三氮杂联三(二氮杂萘)(triazatrinaphthyrin)大环的立式阿布德哈登装置。

具体实施方式

本发明的新颖的三氮杂联三(二氮杂萘)(triazatrinaphthyrin)包括那些具有通式I结构的化合物，或其溶剂合物、水合物、酯或盐：

其中R¹、R²和R³各自独立地选自氢、烷基、环烷基、芳基、芳烷基、杂环和甲酰，其中任何一个是任选取代的；

R^a、R^a’、R^a″、R^b、R^b’、R^b″、R^c、R^c’、R^c″、R^d、R^d’和R^d″各自独立地选自氢、烷基、环烷基、羟烷基、烷氧基烷基、芳氧基烷基、烯基、炔基、芳基、酰基、杂环烷基、磺酰基、烷基磺酰基、芳基磺酰剂、氨基磺酰基、硝基烷基、氨基烷基、单烷基氨基烷基、二烷基氨基烷基、羧基、氨基、硝基、氰基、酰基、氨基羰基、羟基、烷氧基、芳氧基、氨基羰基氧基、羰基氨基、磺酰基氨基和芳烷基，其中任何一个是任选取代的。

当基团任选取代时，任选的取代基可以是一个和多个非氢取代基，前提是得到的化合物是稳定的。

任选的取代基中有价值的是氢、羟基、烷基、环烷基、芳烷基、芳基、硫羟基、氨基、单烷基氨基、二烷基氨基、甲酰氨基、氨基亚氨基甲基、酰氨基、氨基酰基、单-或二-烷基氨基羰基、硫代羰基氨基、硫代酰基氨基、氨基硫代羰基、烷氧基、芳氧基、氨基羰基氧基、单-或二-烷基氨基羰基氧基、单-或二-芳基氨基羰基氧基、单-或二-芳烷基氨基羰基氧基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、芳烷基磺酰基、烷基磺酰基氨基、芳基磺酰基氨基、芳烷基磺酰基氨基、烷氧基羰基氨基、芳烷氧基羰基氨基、芳氧基羰基氨基、单-或二-烷基氨基硫代羰基、芳烷氧基、羧基、羧基烷基、烷氧基羰基、烷氧基羰基烷基、硝基、氰基、三氟甲基、烷硫基和芳硫基。

烷基和环烷基上任选的取代基的优选例子是氯、羟基、氨基、单(C_1-4)烷基氨基、二(C_1-4)烷基氨基、甲酰基氨基、C_2-6酰氨基、氨基羰基、C_2-8氨基酰基、C_1-6烷氧基、C_6-14酰氧基、羧基、羧基(C_1-6)烷基、C_2-8烷氧基羰基、硝基、氰基、三氟甲基、C_1-6烷基硫代、C_6-14芳基硫代、C_1-6烷基磺酰基氨基、C_7-15芳烷基磺酰基氨基、C_6-10芳基磺酰基氨基、单-或二-(C_1-6)烷基氨基羰基氧基、单-或二-(C_6-10)芳基氨基羰基氧基、单-或二-(C_7-15)芳烷基羰基氧基、C_1-6烷氧基羰基氨基、C_7-15芳烷氧基羰基氨基和C_6-10芳氧基羰基氨基。

含芳基和杂环的基团上任选的取代基的优选例子是氯、羟基、氨基、单(C_1-4)烷基氨基、二(C_1-4)烷基氨基、甲酰基氨基、C_2-6酰氨基、氨基羰基、C_2-8氨基酰基、C_3-7环烷基、C_1-6烷基、C_1-6烷氧基、C_6-14芳氧基、羧基、羧基(C_1-6)烷基、C_2-8烷氧基羰基、硝基、氰基、三氟甲基、C_{1- 6}烷基硫代、C_6-14芳基硫代、C_6-14芳基、苯基(任选被一个、两个或三个氯、羟基、C_1-4烷基、C_1-4烷氧基、氨基或羧基进一步取代)、四唑基(任选被一个、两个或三个氯、羟基、C_1-4烷基、C_1-4烷氧基、氨基或羧基进一步取代)、噻吩基(任选被一个、两个或三个氯、羟基、C_1-4烷基、C_{1 -4}烷氧基、氨基或羧基进一步取代)、3，4-亚甲二氧基、3，4-亚乙二氧基、3，4-亚丙二氧基、C_1-6烷基磺酰基氨基、C_7-15芳烷基磺酰基氨基、C_1-6芳基磺酰基氨基、C_1-6烷基磺酰基、C_6-10芳基磺酰基、单-或二-(C_1-6)烷基氨基羰基氧基、单-或二-C_6-10芳基氨基羰基氧基、单-或二-(C_7-15)芳烷基羰基氧基、C_1-6烷氧基羰基氨基、C_7-15芳烷氧基羰基氨基、C_6-10芳氧基羰基氨基、C_2-6硫代酰氨基、氨基硫代羰基和C_2-8氨基硫代酰基。

R¹、R²和R³优选为氢。

优选R^b、R^b’、R^b″、R^c、R^c’和R^c″为氢、C_1-6烷基、C_3-8环烷基、磺酰基和C_6-14芳基，其中任一个是任选取代的。

R^a、R^a’、R^a″、R^d、R^d’和R^d″为氢、C_1-6烷基、磺酰基和C_6-14芳(C_1-6)烷基，其中任一个是任选取代的。

以下将描述以各种3-、4-、5-和6-取代的1，5-二氮杂萘为原料制备相应的取代的三氮杂联三(二氮杂萘)的方法。可以在大环形成后，进行3-、4-、5-和6-位取代基(R^a、R^a’、R^a″、R^b、R^b’、R^b″、R^c、R^c’、R^c″、R^d、R^d’和R^d″)的变化，或者根据所需的特定三氮杂联三(二氮杂萘)，直接使用适合地取代的1，5-二氮杂萘。

三氮杂联三(二氮杂萘)本身(其中R¹-R³，以及R^a、R^a’、R^a″、R^b、R^b’、R^b″、R^c、R^c’、R^c″、R^d、R^d’和R^d″各自为氢)是大环，其通常特征在于在大环框架中含有上2-氨基-1，8-二氮杂萘亚基，并且与那些卟啉化合物相比，具有向红效应的发射带。

三氮杂联三(二氮杂萘)及其取代衍生物的特征在于具有与过渡金属形成络合物的能力。

三氮杂联三(二氮杂萘)及其取代衍生物的另一特征在于在一个或多个二氮杂萘氮和/或桥接中位氮上具有易质子化的能力。可以认为，本发明的三氮杂联三(二氮杂萘)化合物既可以单一质子化，也可以两倍质子化，在特定实施方案中还可以三倍或四倍质子化。

此处使用的术语“烷基”(其自身或作为另一基团的一部分)是指最多12个碳原子的直链或支链基团，例如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、叔丁基、异丁基、戊基、己基、异己基、庚基、4，4-二甲基戊基、辛基、2，2，4-三甲基苯基、壬基、癸基、十一烷基和十二烷基。

此处使用的术语“烯基”是指其中至少有一个双键介于链上的两个碳原子之间的具有2-20个碳原子的直链和支链基团，包括但不限于乙烯基、1-丙烯基、2-丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基等。优选烯基链是2-10个碳原子的长度，更优选2-8个碳原子的长度，最优选2-4个碳原子的长度。

此处使用的术语“炔基”是指其中至少有一个叁键介于链上的两个碳原子之间的具有2-20个碳原子的直链和支链基团，包括但不限于乙炔基、1-丙炔基、2-丙炔基等。优选炔基链是2-10个碳原子的长度，更优选2-8个碳原子的长度，最优选2-4个碳原子的长度。

在一切情况下，当烯基或炔基部分作为取代基时，优选不饱和键，即亚乙烯基或乙烯基键不直接与氮、氧或硫部分直接连接。

此处使用的术语“烷硫基”(其自身或作为另一基团的一部分)是指与硫原子键合的具有1-20个碳原子的直链或支链基团，包括但不限于甲硫基、乙硫基、正丙硫基、异丙硫基等。优选烷基硫代链为1-10个碳原子的长度，更优选为1-8个碳原子的长度。

此处使用的术语“烷氧基”(其自身或作为另一基团的一部分)是指与氧原子键合的具有1-20个碳原子的直链或支链基团，包括但不限于甲氧基、乙氧基、正丙氧基、异丙氧基等。优选烷氧基链为1-10个碳原子的长度，更优选为1-8个碳原子的长度。

此处使用的术语“环烷基”(其自身或作为另一基团的一部分)是指含3-9个碳原子的环烷基。典型的例子是环丙基、环丁基、环戊基、环己基、环庚基、环辛基和环壬基。

此处使用的术语“卤素”和“卤”(其自身或作为另一基团的一部分)是指氯、溴、氟或碘，其中优选氯。

此处使用的术语“酰基”(其自身或作为另一基团的一部分)是指基团-C(O)R^g，其中R^g是烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、芳烯基、杂芳基、杂芳基烷基或杂芳基烯基。优选的酰基是烷酰基、芳烷酰基和芳酰基(-C(O)R^g，其中R^g是C_1-8烷基、C_6-10芳基(C_1-4)烷基或C_6-10芳基)。

此处使用的术语“硫酰基”(其自身或作为另一基团的一部分)是指基团-C(S)R^g，其中R^g是烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、芳烯基、杂芳基、杂芳基烷基或杂芳基烯基。优选C_1-8烷基。

此处使用的术语“硫代羰基”(其自身或作为另一基团的一部分)是指甲团-C(S)-。

此处使用的术语“单烷基胺”(其自身或作为另一基团的一部分)是指被具有1-6个碳原子的一个烷基取代的氨基。

此处使用的术语“二烷基胺”(其自身或作为另一基团的一部分)是指被分别具有1-6个碳原子的二个烷基取代的氨基。

此处使用的术语“芳基”(其自身或作为另一基团的一部分)是指在环部分含有6-14个碳原子的单环或双环芳基，优选在环部分含6-10个碳原子，例如苯基、萘基或四氢萘基。

此处使用的术语“芳烷基”或“芳基烷基”(其自身或作为另一基团的一部分)是指上面讨论的具有芳基取代基的C_1-6烷基，例如苄基、苯乙基或2-萘甲基。

此处使用的术语“杂环的”、“杂环基”或“杂环”(其自身或作为更大基团的一部分)是指饱和或者全部或部分不饱和的3-7元单环或7-10元双环体系，其由碳原子或1-4个分别选自O、N和S的杂原子组成，其中氮和硫杂原子任选被氧化，氮任选被季化，以及包括其中如上定义的杂环中的任何一个与苯环稠合的双环，并且如果得到的化合物稳定，其中杂环在碳或氮原子上被取代。特别有用的是含1个氧或硫原子、1-3个氮原子或结合了1或2个氮原子的1个氧或硫原子的环。所述杂环基团的例子包括哌啶基、哌嗪基、2-氧哌嗪基、2-氧哌啶基、2-氧吡咯烷基、2-氧氮杂环庚三烯(oxoazepinyl)、氮杂环庚三烯(oxoazepinyl)、吡咯基、哌啶酮基(piperidonyl)、吡咯烷基、吡唑基、吡唑烷基、咪唑基、咪唑啉基、咪唑烷基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、噁唑基、噁唑烷基、异噁唑基、异噁唑烷基、吗啉基、噻唑基、噻唑烷基、异噻唑基、奎宁环基、异噻唑烷基、吲哚基、茚满基、喹啉基、异喹啉基、苯并咪唑基、噻二嗪基(thiadiazoyl)、苯并吡喃基、苯并噻唑基、苯并噁唑基、呋喃基、四氢呋喃基、四氢吡喃基、噻嗯基、苯并噻嗯基、噻吗啉基、噻吗啉基亚砜、噻吗啉基砜和噁二唑基(oxadiazolyl)。吗啉代与吗啉基相同。

此处使用的术语“杂原子”是氧原子(“O”)、硫原子(“S”)或氮原子(“N”)。可以认识到，当杂原子是氮时，可形成NR^yR^z部分，其中是R^y和R^z各自为氢、C_1-8烷基，或通过它们键合的氮原子一起形成饱和或不饱和的5-、6-或7-元环。

此处使用的术语“杂芳基”是指具有5-14个环原子的基团；环组数中共享6、10或14个π电子，并含有碳原子以及1、2或3个氧、氮或硫杂原子(其中杂芳基的例子包括噻嗯基、苯并[b]噻嗯基、萘并[2，3-b]噻嗯、噻蒽基(thianthrenyl)、呋喃基、吡喃基、异苯并呋喃基、苯并噁唑基、苯并吡喃基、占吨基、噻吩噁基(phenoxathiinyl)、2H-吡咯基、吡咯基、咪唑基、吡唑基、吡啶基、吡嗪基、嘧啶基、哒嗪基、中氮茚基(indolizinyl)、异吲哚基、3H-吲哚基、吲哚基、吲唑基、嘌呤基、4H-喹啉基、异喹啉基、喹啉基、2，3-二氮杂萘基、1，5-二氮杂萘基、喹唑啉基、噌啉基、蝶啶啉基(pteridinyl)、4αH-咔唑基、咔唑基、β-咔啉基、非啶基、吖啶基、白啶基、菲咯啉基、吩嗪基、异噻唑基、吩噻嗪基、噁唑基、呋咱基和吩噁嗪基)。

此处使用的术语“取代的”是指制定部分的一个和多个氢原子被选自所需基团的取代基所代替，前提是不超过原子的通常价态，且取代得到的是稳定的化合物。当取代基是氧代(即＝O)时，一部分的原子上的两个氢被替换。

此处使用的“稳定化合物”或“稳定分子式”是指化合物足够稳定，可以经受从反应混合物中分离至有用的纯度级别，并配制为有效的治疗或诊断试剂。

本发明的三氮杂联三(二氮杂萘)大环可以质子化或以盐的形式存在。术语“盐”、“酸加合盐”或“药物可接受盐”包括所有可接受的盐。酸盐的例子是盐酸盐、氢溴酸盐、氢氟酸盐、高氯酸盐、硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、甲酸盐、乙酸盐、三氟乙酸盐、丙酸盐、苹果酸盐、琥珀酸盐、丙二酸盐、甲磺酸盐等。盐形式的三氮杂联三(二氮杂萘)的特征在于被1个或多个氮原子质子化。完全盐(complete salt)由单质子化或多质子化的大环将其相联的阴离子组成。

大环的合成

制备本发明的三氮杂联三(二氮杂萘)大环的优选原料是被适合地取代的2，7-二氨基-1，8-二氮杂萘。

流程1描述了用于制备各种2，7-二氨基-1，8-二氮杂萘(5a)的合成工序。如流程所示，通过将相应的2-氨基-7-氯-1，8-二氮杂萘(4)或2，7-二氨-1，8-二氮杂萘(7)与氨水或其它胺反应而完成。2-氨基-7-氯-1，8-二氮杂萘(4)可根据Carboni，S，等，Gaz.Chim.Ital.96(11)：1456-1459(1966)(此处全文引作参考)的方法制备，该方法由被适合地取代的2，6-二氨基吡啶(1)和β-酮酸酯(2)形成2-氨基-7-羟基-1，8-二氮杂萘(3)而开始。有机合成领域的技术人员将能够知晓可以变化试剂和条件，用以影响流程1所示的转化。

流程1

注意：对于R’为氢时，使用苹果酸代替β-酮酸酯。

2，7-二氨基-1，8-二氮杂萘((5)，R″’＝R^iv＝H)可以被官能化，以提供所需的式I的R^a、R^a’、R^a″、R^b、R^b’、R^b″、R^c、R^c’、R^c″、R^d、R^d’和R^d″。例如，如下流程2所示，用适合的保护基团保护2-和7-氨基并随后用碱处理，在二氮杂萘环上产生一个或多个亲核的碳原子，其可与适合的亲电子试剂(例如烷基卤、环氧化物、酸酐、磺酸酯等)反应，得到官能化的2，7-二氨基-二氮杂萘，用于随后的大环形成反应。

流程2

对于与形成大环的反应条件不相容的特定以及不能通过其它基团的衍生制备的式I取代基R^a、R^a’、R^a″、R^b、R^b’、R^b″、R^c、R^c’、R^c″、R^d、R^d’和R^d″，可以在大环形成后进行那些位置的官能化基团处理。

以下所列的合成步骤用于形成三氮杂联三(二氮杂萘)，其中式I的R^a、R^a’、R^a″、R^d、R^d’和R^d″为氢、烷基、羟基烷基、烷氧基烷基、烯基、炔基、酰基、杂环烷基、烷基磺酰基、硝基烷基、氨基烷基、单烷基氨基烷基、二烷基氨基烷基或芳烷基，其中任一个是任选取代的，且式I的R^b、R^b’、R^b″、R^c、R^c’和R^c″各自独立地选自氢、烷基、环烷基、烯基、炔基、芳基、芳烷基、羧基、氨基、酰基、氰基、酰基、氨基羰基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、氨基磺酰基、羟基、烷氧基、芳氧基、氨基羰基氧基、羰基氨基、磺酰基氨基，其中任一个是任选取代的。

流程3描述了起始的三氮杂联三(二氮杂萘)(其中式I的R^a、R^a’、R^a″、R^b、R^b’、R^c″、R^c、R^c’、R^c″、R^d、R^d’和R^d″各自为氢)。大环形成反应在立式阿布德哈登装置(见图1)或在管式炉中进行，后者能够提供更好的温度控制。总之，大环形成反应的特征在于在卤化氢气体的1个大气压下，于足以导致2，7-二氨基-1，8-二氮杂萘融化的温度下，处理2，7-二氨基-1，8-二氮杂萘和卤化氢气体。不限于任何机械论的注释，通过将2，7-二氨基-1，8-二氮杂萘的卤化氢盐升温至足以导致排出胺和形成三氮杂联三(二氮杂萘)的温度，以进行反应。关于在立式阿布德哈登装置中进行的合成实施方案的详细描述参见实施例1。

可以认为，大环的形成反应可通过使用单独的2，7-二氨基-1，8-二氮杂萘或2，7-二氨基-1，8-二氮杂萘的混合物而进行。当使用2，7-二氨基-1，8-二氮杂萘的混合物进行大环的形成反应时，得到产物混合物(包括各种部位异构体(regioisomers))。本领域技术人员知晓能够分离2，7-二氨基-1，8-二氮杂萘的混合物以及从混合物中分离出所需化合物的各种色谱介质和溶剂体系。通常的色谱介质包括各种筛目大小的硅胶或氧化铝，且通常的溶剂体系包括极性和非极性溶剂的混合物，例如CHCl₃/CH₃OH，CH₂Cl₂/CH₃OH以及色谱领域已知的其它溶剂体系。

形成三氮杂联三(二氮杂萘)的方法的另一实施方案包括使用芳香胺或芳香胺混合物的卤化氢盐(包括但不限于吡啶盐酸盐、喹啉盐酸盐或4-(3-苯基丙基)吡啶盐酸盐)作为溶剂，2，7-二氨基-1，8-二氮杂萘溶于其中，且温度升高至溶剂融化、排出胺并形成三氮杂联三(二氮杂萘)。当加热至特定溶剂，例如吡啶盐酸盐的沸点-222℃时，促进了在最好低于300℃的温度，于氯化氢的1大气压压力下三氮杂联三(二氮杂萘)的形成。

在充分升高的温度下，并不需要使用氯化氢或氢卤酸盐以进行三氮杂联三(二氮杂萘)的形成。具体地，当在密封的管中将流程2所示的di-n-propyl-diaminonaphthyriine简单迅速地加热至约340℃的熔点时，自发地以良好收率形成相应的六丙基三氮杂联三(二氮杂萘)。因此，本发明还包括一种形成三氮杂联三(二氮杂萘)的方法，所述方法是通过在2，7-二氨基-1，8-二氮杂萘的熔点或高于其熔点的温度下将其加热，得到所需三氮杂联三(二氮杂萘)。

流程3

放射性同位素的金属化/加合

本发明的三氮杂联三(二氮杂萘)化合物包括那些其中三氮杂联三(二氮杂萘)与特定的金属络合，用作过渡金属络合试剂或简单地作为化合物的合适的形式。适合的金属的例子包括元素的顺磁离子，例如Gd、In、Eu、Dy、Pr、Pa、Cr、Co、Fe、Cu、Ni、Ti和V，优选Gd或Eu。通常在极性溶剂，包括但不限于水、异丙醇、乙醇、甲醇、丙酮、DMF、DMSO、乙腈等中进行络合物的形成。溶剂体系，包括溶剂的混合物和/或含水溶剂混合物也可以考虑。通常，在络合物形成反应中使用卤化物或乙酸盐形式的金属例子。实施例2中描述了典型的络合物形成反应。

质子化的大环

三氮杂联三(二氮杂萘)在一个或多个二氮杂萘氮或一个或多个顶端(或中位)氮上容易地进行质子化。通常，在水溶液中，将三氮杂联三(二氮杂萘)与选自盐酸、氢溴酸、氢氟酸、高氯酸、硝酸、硫酸、磷酸、甲酸、乙酸、三氟乙酸、丙酸、马来酸、琥珀酸、苹果酸和甲磺酸的酸接触。根据将大环质子化所使用的酸，得到的单或多质子化的大环结合了一个或多个带负电的抗衡离子。

实施例1

11，22，33-三氮杂联三(二氮杂萘)

a.2，7-二氨基-1，8-二氮杂萘将根据Carboni，S，等，Gaz.Chim.Ital.96(11)：1456-1459(1966)的方法制备的2-氨基-7-氯-1，8-二氮杂萘(50克，0.28摩尔)加入2升的Parr高压气体贮罐中并加入无水液氨(500ml)。密封贮罐，使压力为1200PSI，并保持该压力14小时。冷却贮罐至室温，排出氨并首先使用1.5升饱和氨水，随后使用500ml饱和氨水提取贮罐内容物。合并得到的澄清的黄色液体提取液并在旋转蒸发器中浓缩至约250ml体积，收集并干燥得到的絮状沉淀，得到产物2，7-二氨基-1，8-二氮杂萘(26g，162mmol，58％)，熔点311℃(文献中熔点＝222-223℃；Collin，J.-P.，等.，InorgChim.Acta 201：29-34(1992))。

¹H NMR(DMSO-d₆)：δ7.76(d，J＝9Hz，2H，CH)，71.4(br.s.，4H，NH₂)，6.50(d，J＝9Hz，CH).¹³C NMR：δ160.7，144.4，140.2，109.9，108.6.MS m/e 160(100％)，133(25％)，105(9％).C₈H₈N₄的HRMS计算值：m/e＝160.074896.实际值：m/e＝160.074984。UV-可见λ_MAX(loge)(25％EtOH水溶液)：352(4.07)。吸收λ_MAX(任意单位)(25％EtOH/IPA水溶液)：，407(0.48)，493(1.00)。

b.11，22，33-三氮杂联三(二氮杂萘)。在定做的立式阿布德哈登装置(见图1)中加入2，7-二氨基-1，8-二氮杂萘(12g)，并用顶部通有导管的塞子将装置密封，所述导管能够使得用1大气压的无水氯化氢气体置换装置中的真空。将二氨基二氮杂萘保持在真空下的阿布德哈登装置的内罐中，直至硫酸的(沸点＝300℃)冷凝蒸汽开始浸泡内罐的外壁，以及二氨基二氮杂萘因加热而改变颜色。瞬间内用1大气压的无水氯化氢气体置换真空。二氨基二氮杂萘迅速融化、变黑并开始起泡。40分钟后，变黑的反应物完全再固化，继续加热20分钟。将装置冷却，从容器中去除粗产物并磨成粉末。重复整个方法并将两个批次的产物合并，并如下洗涤：将黑色粉末与200ml浓缩的氨水一起搅拌30分钟，随后过滤，并将由此得到的潮湿固体再洗涤两次，所述洗涤是通过采用氨蒸汽饱和的热乙醇500ml搅拌1小时而进行的。将残余的固体物质(干重19g)在保持为60℃的250ml冰醋酸中搅拌12小时。通过中级玻璃漏斗过滤得到的黑色溶液并在旋转蒸发器中浓缩至干燥。将得到的残余物于100℃真空干燥24小时，得到暗紫色固体产物(16.5g，38.5mmol，77％)。

¹H NMR(CF₃COOD)：δ7.98(d，J＝9.3Hz，2H，CH)，6.95(d，J＝9.3Hz，CH).¹³C NMR(CF₃COOD)：δ155.5，144.8，144.3，118.1，116.3.MS m/e 429(100％)，214(10％).

C₂₄H₁₅N₉的HRMS计算值：m/e＝429.1450.实际值：m/e＝429.1449。UV-可见λ_MAX(loge)(HOAc)：340(4.78)，356(4.96)，406(3.51)，480-82sh(3.11)。吸收λ_MAX(任意单位)(sh＝凸出)(浓盐酸)：535-542sh(0.275)，569(1.00)，615(0.29)。

实施例2

11，22，33-三氮杂联三(二氮杂萘)·Gd(III)乙酸盐

在50ml烧瓶中加入11，22，33-三氮杂联三(二氮杂萘)(100mg，0.23摩尔)和15ml33％乙酸水溶液。在室温下搅拌澄清的黑色溶液并一次加入溶于2ml水中的六水合氯化Gd(III)(75ml，0.20摩尔)。通过观察UV-Vis吸收在的特征变化，计量络合物的形成，尽管络合物的形成基本上是在1分钟内完成的。减压下蒸发得到的溶液，并用冰醋酸洗涤，以除去未络合的三氮杂联三(二氮杂萘)。以基于原料六水合氯化Gd(III)的定量得到产生的络合物。金属的提取

除了元素周期表VIII族的九种金属外，过渡金属还包括3A-7A族乙基1B族和2B族的元素，就是说，所述元素的范围从原子数21的钪到原子数为30的锌，从原子数为39的钇到原子数为48的镉，从原子数为57的镧到原子数为80的汞，以及从原子数为89的铀到原子数为103的铹。具体地说，过渡金属包括VIII族的元素，即铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、钌(Ru)、铑(Rh)、钯(Pd)、锇(Os)、铱(Ir)、铂(Pt)、钛(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、钇(Y)、锆(Zr)、铌(Nb)、钼(Mo)、银(Ag)、镉(Cd)、镧(La)、铈(Ce)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、铪(Hf)、钽(Ta)、钨(W)、金(Au)、汞(Hg)、铀(U)和钚(Pu)。

对于待提取的溶液中溶解的过渡金属的浓度并无特殊的限制。甚至当溶液中过渡金属的浓度为约1.0×10^-5M如此之低时，也预期能够充分地提取。

尽管对过渡金属水溶液的pH值并无特殊的限制，但优选pH值低于6。当改变溶液的pH值时，提取的程度趋于降低。此时，如现有技术已知的，需要延长提取时间。

对于提取的温度没有特殊的限制，只要其高于所用溶剂的沸点。一般可使用约室温的温度。

通过将三氮杂联三(二氮杂萘)与含有溶于其中的过渡金属的溶液接触，进行提取操作。所述接触通过振荡、搅拌等完成。尽管对于振荡或搅拌的条件没有特殊的限制，但剧烈振荡或搅拌对于充分提取更为有效。通常使用约100-400次/分钟的频率进行振荡。

还可以使用促进提取的添加剂(提取促进剂)。

提取促进剂的例子包括碱性含氮杂环化合物或芳族氨基酸。因此其具体例子包括含氮杂环化合物，例如吡啶、烷基吡啶(例如甲基吡啶、乙基吡啶)和喹啉；以及含芳环的氨基酸，例如色氨酸和苯基丙氨酸。提取促进剂的例子还包括那些与过渡金属离子配位并有助于离子与三氮杂联三(二氮杂萘)联结以及因此具有加快与过渡金属的络合速率的功能的化合物。但优选吡啶和色氨酸。

尽管对于提取促进剂的浓度没有特殊的限制，但其用量优选为1-1000g当量/g当量待提取的过渡金属。

如果提取促进剂的用量过低，不能得到促进提取的效果。相反，如果其用量过大，恐怕促进剂会改变有机相中所用溶剂的性质。

用于提取过渡金属的本发明组合物用于充分地提取过渡金属，特别是例如钆的镧系金属。提取实施例

如下进行过渡金属与本发明三氮杂联三(二氮杂萘)的提取。

在提取试验中，将三氮杂联三(二氮杂萘)乙酸盐(或其它三氮杂联三(二氮杂萘)大环、盐或络合物)以5.0×10^-4M的浓度溶于氯仿中而制备的10ml有机相与含1.0×10^-4M过渡金属氯化物的10ml乙酸相一起放入30ml螺纹管形瓶中，并将内容物振荡24小时。在各金属的提取程度的检测中，使用原子吸收光度计分析振荡后的乙酸相，以检测其中残余的金属离子的浓度。使用以下等式计算提取的程度，其中M⁺ _总是指金属离子的初始浓度，而M⁺ _溶液是指提取试验后乙酸相中的实际金属离子浓度。

提取程度％＝(M⁺ _总-M⁺ _溶液)/(M⁺ _总+M⁺ _溶液)在充分描述本发明之后，可以理解本领域普通技术人员能够在的条件、配制以及其它参数的广泛和相同的范围内进行相同的操作，而并不影响本发明及其实施方案的范围。此处列举的所有专利和公开均全部引作参考。

Claims

1.下式化合物：

及其溶剂合物、水合物、酯或盐；

2.权利要求1的化合物，其中R¹、R²、R³、R^a、R^a’、R^a″、R^b、R^b’、R^b″、R^c、R^c’、R^c″、R^d、R^d’和R^d″各自是氢。

3.权利要求1的化合物，其中所述任选的取代基选自氢、羟基、烷基、环烷基、芳烷基、芳基、硫羟基、氨基、单烷基氨基、二烷基氨基、甲酰氨基、氨基亚氨基甲基、酰氨基、氨基酰基、单-或二-烷基氨基羰基、硫代羰基氨基、硫代酰基氨基、氨基硫代羰基、烷氧基、芳氧基、氨基羰基氧基、单-或二-烷基氨基羰基氧基、单-或二-芳基氨基羰基氧基、单-或二-芳烷基氨基羰基氧基、烷基磺酰基、芳基磺酰基、芳烷基磺酰基、烷基磺酰基氨基、芳基磺酰基氨基、芳烷基磺酰基氨基、烷氧基羰基氨基、芳烷氧基羰基氨基、芳氧基羰基氨基、单-或二-烷基氨基硫代羰基、芳烷氧基、羧基、羧基烷基、烷氧基羰基、烷氧基羰基烷基、硝基、氰基、三氟甲基、烷硫基和芳硫基。

4.单质子化或多质子化酸加成盐形式的权利要求1的化合物，其中所述酸选自盐酸、氢溴酸、氢氟酸、高氯酸、硝酸、硫酸、磷酸、甲酸、乙酸、三氟乙酸、丙酸、马来酸、琥珀酸、苹果酸和甲磺酸。

5.一种盐，含有单质子化或多质子化的权利要求1的化合物和至少一种带负电的抗衡离子。

6.一种金属络合物，含有权利要求1的化合物和金属离子。

7.权利要求6的金属络合物，其中所述金属选自Tc、In、Ga、Gd、Eu、Dy、Pr、Pa、Cr、Co、Fe、Cu、Ni、Ti和V。

8.权利要求6络合物，其中所述金属是顺磁的。

9.权利要求8络合物，其中所述金属是Gd(III)或Eu(III)。

10.制备式I化合物或其溶剂合物、水合物、酯或盐的方法；

R^a、R^a’、R^a″、R^b、R^b’、R^b″、R^c、R^c’、R^c″、R^d、R^d’和R^d″各自独立地选自氢、烷基、环烷基、羟烷基、烷氧基烷基、芳氧基烷基、烯基、炔基、芳基、酰基、杂环烷基、磺酰基、烷基磺酰基、芳基磺酰剂、氨基磺酰基、硝基烷基、氨基烷基、单烷基氨基烷基、二烷基氨基烷基、羧基、氨基、硝基、氰基、酰基、氨基羰基、羟基、烷氧基、芳氧基、氨基羰基氧基、羰基氨基、磺酰基氨基和芳烷基，其中任何一个是任选取代的，所述方法包括：

(a)用氯化氢气体处理式II的化合物

其中，R^a、R^b、R^c和R^d定义同上。

11.提取过渡金属的方法，包括将含过渡金属的物质与组合物进行接触以从所述物质提取出过渡金属，所述组合物含有作为活性提取成分的下式化合物或其溶剂合物、水合物、酯或盐：

12.用于提取过渡金属的组合物，其含有作为活性提取成分的下式化合物或其溶剂合物、水合物、酯或盐：

R^a、R^a’、R^a″、R^b、R^b’、R^b″、R^c、R^c’、R^c″、R^d、R^d’和R^d″各自独立地选自氢、烷基、环烷基、羟烷基、烷氧基烷基、芳氧基烷基、烯基、炔基、芳基、酰基、杂环烷基、磺酰基、烷基磺酰基、芳基磺酰剂、氨基磺酰基、硝基烷基、氨基烷基、单烷基氨基烷基、二烷基氨基烷基、羧基、氨基、硝基、氰基、酰基、氨基羰基、羟基、烷氧基、芳氧基、氨基羰基氧基、羰基氨基、磺酰基氨基和芳烷基，其中任何一个是任选取代的，以及选自碱性含氮杂环化合物和芳族氨基酸的提取促进剂。