KR19990030873A - Calix [4] arene dibenzo crown ether compound capable of selectively removing cesium ions and preparation method thereof - Google Patents

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Abstract

본 발명은 하기 화학식 1로 표시되는 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물, 그의 제조방법 및 세슘 선택 이온교환체로서의 용도에 관한 것이다.The present invention relates to a carlix [4] arene dibenzo crown ether compound represented by the following formula (1), a method for preparing the same, and a use as a cesium selective ion exchanger.

(상기 화학식 1에서 R1, R2및 n은 명세서에 정의한 바와 같다.)(In Formula 1, R 1 , R 2 and n are as defined in the specification.)

상기 화학식 1의 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물은 세슘이온(Cs+)을 선택적으로 우수하게 분리하는 작용을 하므로 방사성 폐기물을 처리할 때, 세슘 선택 이온교환체(selective ion exchanger)로 유용하게 사용될 수 있다.Since the Kalix [4] arene dibenzo crown ether compound of Formula 1 has a function of selectively separating cesium ions (Cs + ), when treating radioactive wastes, a cesium selective ion exchanger (selective ion exchanger) It can be usefully used.

Description

세슘이온을 선택적으로 제거할 수 있는 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물 및 그의 제조방법Calix [4] arene dibenzo crown ether compound capable of selectively removing cesium ions and preparation method thereof

본 발명은 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물, 그들의 제조방법 및 세슘이온(Cs+)을 선택적으로 분리할 수 있는 이온교환체(ion exchanger)로서의 용도에 관한 것이다.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to the Kalix [4] arene dibenzo crown ether compounds, their preparation methods and their use as ion exchangers capable of selectively separating cesium ions (Cs + ).

더욱 상세하게는, 본 발명은 원자력 발전소 등에서 발생되는 방사성 폐기물 중의 세슘이온을 선택적으로 흡착하여 분리할 수 있는 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물 및 그의 제조방법 및 세슘이온 선택 이온교환체에 관한 것으로서, 본 발명의 화합물은 방사성 폐기물 중의 세슘이온을 선택적으로 제거하는 물질(ionophore)로 유용하게 사용될 수 있다.More specifically, the present invention relates to a calix [4] arene dibenzo crown ether compound capable of selectively adsorbing and separating cesium ions in radioactive waste generated from a nuclear power plant and the like, and a method for preparing the cesium ion selective ion exchanger. As related, the compounds of the present invention may be usefully used as ionophores to selectively remove cesium ions in radioactive waste.

산업이 고도로 발달함에 따라 환경오염에 대한 심각성은 날로 더해가고 있다. 특히 각종 산업에 요구되는 에너지 공급원으로서 시설투자비 등 각종 경제적인 면에서 원자력 발전이 각광을 받아 널리 이용되면서 원자력 발전소 및 원자력 관련 연구기관에서 발생되는 방사성 폐기물의 처리 즉, 발생되는 방사성 폐기물의 안정성을 높이면서 부피를 작게하는 처리기술에 대한 개발은 무엇보다도 시급한 실정이다.As the industry develops, the seriousness of environmental pollution is increasing day by day. In particular, as a source of energy required for various industries, nuclear power has been widely used in various economic aspects such as facility investment costs, and thus, the radioactive waste generated from nuclear power plants and related research institutes has been improved. The development of treatment technology to reduce the volume while reducing the volume is urgent.

방사성 폐액을 처리하는데 지금까지 이용되어 온 증발 농축방법은 제염효과가 우수하나 에너지 소모가 크다는 단점이 있어 최근에는 대부분의 원자력 발전소에서 이온교환법을 이용하여 방사성 폐액을 처리하고 있다. 그러나, 이온교환법은 이온교환체의 제염효과에 따라 폐기물 처리의 효율성이 좌우되기 때문에 방사성 핵종을 선택적으로 교환할 수 있는 선택 이온교환체(selective ion exchanger)의 개발이 시급히 요구되는 실정이며, 이에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다.The evaporation and concentration method that has been used so far to treat radioactive waste liquid has an excellent decontamination effect, but has a disadvantage of high energy consumption. Recently, most nuclear power plants use radioactive waste liquid treatment using ion exchange. However, since the efficiency of waste treatment depends on the decontamination effect of the ion exchanger, there is an urgent need to develop a selective ion exchanger capable of selectively exchanging radionuclides. Research is actively underway.

방사성 물질 중 세슘(Cs)은 반감기가 약 30년 정도인 원소로서, 반감기가 5.72년인 코발트(Co)나 8일인 요오드(I2) 등과 같은 다른 원소에 비해 반감기가 훨씬 길기 때문에 세슘과 같은 핵종은 방사성 폐기물 처리후의 고화 공정에 있어 특별한 관리가 요망된다. 따라서, 방사성 폐기물 중에 포함된 세슘이온을 선택적으로 분리해 고화시키면 방사능에 대한 안정성 및 에너지 효율면에서도 큰 효과를 기대할 수 있다.Among radioactive materials, cesium (Cs) is an element with a half-life of about 30 years, and has a much longer half-life than other elements such as cobalt (Co) with a half-life of 5.72 years or iodine (I 2 ) with 8 days. Special control is required in the solidification process after radioactive waste treatment. Therefore, the selective separation and solidification of cesium ions contained in the radioactive waste can be expected to have a great effect in terms of stability and energy efficiency for radioactivity.

호스트-게스트 화학(Host-Guest Chemistry) 분야 중 칼릭스아렌(calixarene) 화학에서는 최근 약 20여년 동안 흥미있는 구조를 갖는 칼릭스아렌 및 그 유도체들에 대한 합성과 구조적인 특이성을 밝히는데 연구의 초점이 모아지고 있다. 더욱이 환경오염 측면에서 심각한 문제를 불러일으킬 수 있는 중·저준위 방사성 폐액의 부피 감용에 의한 고화처리에서 반감기가 긴 세슘과 같은 금속을 칼릭스[4]아렌을 모체로 하는 칼릭스아렌크라운 에테르 등의 화합물로 선택적으로 추출한다는 연구가 최근 발표된 바 있다.In the field of host-guest chemistry, calixarene chemistry focuses on the synthesis and structural specificity of the calixarenes and their derivatives with interesting structures in recent 20 years. Are gathering. Furthermore, in the solidification treatment by volume reduction of low and medium-level radioactive waste liquids that can cause serious problems in terms of environmental pollution, metals such as cesium with long half-lives, such as calix [4] arene-based calix-arene crown ethers A study of selective extraction with compounds has recently been published.

한편, 칼릭스아렌은 그 어원이 그리스의 칼릭스(calix)와 아렌(arene)의 합성어인 벤젠고리를 포함한 술잔모양의 거대고리 화합물(macrocyclic compounds)인 것으로 알려져 있다(Vogtle & Weber,Host Guest Complex Chemistry Macrocycles, 378,Springer-Verlag,1985).On the other hand, Kalixaren is known to be a macrocyclic compound, including the benzene ring, a compound of Greek Calix and Arene (Vogtle & Weber, Host Guest Complex). Chemistry Macrocycles, 378, Springer-Verlag, 1985 ).

이러한 칼릭스아렌 화합물 중에서 하기 반응식 1에 도시된 바와 같이, p-t-부틸페놀과 포름알데히드를 수산화나트륨 존재 하에서 반응시켜 p-t-부틸칼릭스[4]아렌 화합물이 합성된 바 있다(Cornforth et al.,J. Pharmacol.,73,10,1955).As shown in the following Scheme 1, pt-butylphenol and formaldehyde were reacted in the presence of sodium hydroxide to synthesize the pt-butylcalix [4] arene compound (Cornforth et al., J. Pharmacol. , 73, 10, 1955 ).

또한, 구치 등은 하기 반응식 2에 도시된 바와 같이, 구조식 2의 p-t-부틸칼릭스[4]아렌 화합물을 출발물질로 하고 여기에 염화알루미늄(AlCl3) 촉매로 p-t-부틸칼릭스[4]아렌 화합물에서 p-t-부틸기를 제거하여 구조식 3의 칼릭스[4]아렌 화합물을 용이하게 합성하였다(Gutsche et al.,1988).Also, as shown in Scheme 2, the molar and the like are pt-butylcalix [4] arene compounds of the structural formula 2 as a starting material and pt-butylcalix [4] as an aluminum chloride (AlCl 3 ) catalyst. Removal of the pt-butyl group from the arene compound facilitated synthesis of the Kalix [4] arene compound of Structural Formula 3 (Gutsche et al., 1988 ).

한편, 상기한 구조식 3의 칼릭스[4]아렌 화합물을 크라운에테르 화합물과 반응시켜 크라운에테르 고리가 칼릭스아렌의 아래쪽 두 히드록시기와 연결되어 고리화된 칼릭스[4]아렌크라운 에테르 화합물을 합성하려는 연구가 활발히 진행되고 있다(Reinhoudt,J. Am. Chem. Soc.,117, p.2767,1995).On the other hand, by reacting the carlix [4] arene crown compound of the structural formula 3 with the crown ether compound and the crown ether ring is connected to the lower two hydroxyl groups of the carlix arene to synthesize a cyclized calyx [4] areen crown ether compound Research is actively underway (Reinhoudt, J. Am. Chem. Soc., 117 , p.2767, 1995 ).

본 발명자들은 방사성 폐액 중의 세슘이온을 선택적으로 분리할 수 있는 이온교환체로 세슘이온과 선택적으로 착물을 이룰 수 있는 유기리간드인 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르를 합성하고 이 화합물이 다른 이온에 비해 세슘이온을 선택적으로 분리할 수 있다는 사실을 알아내어 본 발명을 완성하였다.The present inventors synthesized an organic ligand Kalix [4] arene dibenzo crown ether, which is an ion exchanger capable of selectively separating cesium ions in a radioactive waste solution, and the compound was formed on other ions. The present invention was completed by finding that cesium ions can be selectively separated.

본 발명의 목적은 세슘이온을 선택적으로 제거할 수 있는 화학식 1의 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물, 그의 제조방법 및 그의 용도를 제공한다.It is an object of the present invention to provide a calix [4] arene dibenzo crown ether compound of formula (1) capable of selectively removing cesium ions, a preparation method thereof and a use thereof.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 디벤조 크라운에테르 리간드에 구조적으로 견고하면서 착물을 형성할 수 있는 칼릭스[4]아렌을 도입시킨 화학식 1의 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물, 그의 제조방법 및 그의 세슘 선택 이온교환체로서의 용도를 제공한다.In order to achieve the above object, in the present invention, the Kalix [4] arene dibenzo crown ether compound of the formula (1) in which the callix [4] arene that can form a complex and complex to the dibenzo crown ether ligand, The preparation method thereof and the use thereof as cesium selective ion exchanger are provided.

화학식 1Formula 1

상기 식에서,Where

R1은 C1∼C10의 알킬기, 페닐, 메톡시페닐이며, R2수소, C1∼C10의 알킬기이고, n 은 1∼2 중에서 선택될 수 있다.R 1 is a C 1 -C 10 alkyl group, phenyl, methoxyphenyl, R 2 is hydrogen , a C 1 -C 10 alkyl group, n can be selected from 1-2.

본 발명의 대표적인 화합물은 1,3-디프로필옥시 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르와 1,3-디옥틸옥시 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 등이다.Representative compounds of the present invention are 1,3-dipropyloxy calli [4] aren dibenzo crownether and 1,3-dioctyloxy calli [4] aren dibenzo crownether.

1,3-교차구조(1,3-alternate)를 가지는 본 발명의 칼릭스[4]아렌 디벤조크라운 화합물이 세슘이온에 대한 선택성을 보이는 것은 크라운에테르의 동공(hole)의 크기가 세슘이온의 크기와 잘 일치하기 때문이며, 크라운에테르가 세슘이온과 흡착되었을 때 세슘이온은 크라운에테르 고리의 전자주게(electron-donor)인 산소에 의해서 흡착이 되고, 1,3-교차위치의 두 벤젠고리에 의해 Cs+-π 전자간의 흡착이 용이하게 이루어지기 때문이다.In the present invention, the Kalix [4] arene dibenzocrown compound having a 1,3-alternate structure showed selectivity for cesium ions. This is because the size coincides well with the size, and when the crown ether is adsorbed with cesium ion, the cesium ion is adsorbed by oxygen, the electron-donor of the crown ether ring, and by two benzene rings in 1,3-cross position. This is because adsorption between Cs + -π electrons is easily performed.

칼릭스[4]아렌 화합물의 히드록시기에 치환되는 알킬기는 소수성이 작은 것이 바람직한데, 이는 외수상(receiving phase)과 유기상(organic layer)의 계면에서 화학식 1의 디벤조 크라운에테르 화합물과 세슘이온이 흡착되었을 때 소수성이 큰 알킬기로 치환된 화학식 1의 디벤조 크라운에테르 화합물은 유기상에 대한 용해도가 크기 때문에 외수상으로의 세슘 탈착이 감소되기 때문이다.The alkyl group substituted by the hydroxy group of the Calix [4] arene compound is preferably hydrophobic, which is adsorbed by the dibenzo crown ether compound of Formula 1 and cesium ion at the interface between the receiving phase and the organic layer. This is because the dibenzo crown ether compound of Formula 1, which is substituted with an alkyl group having high hydrophobicity, has a high solubility in an organic phase, thereby reducing cesium desorption to the external water phase.

본 발명의 화학식 1로 표시되는 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물의 제조방법은 하기 반응식 3에 나타낸 바와 같다.The method for preparing the calix [4] arene dibenzo crown ether compound represented by Chemical Formula 1 of the present invention is as shown in Scheme 3 below.

상기 식에서, R1및 R2는 상기에서 정의한 바와 같다.Wherein R 1 and R 2 are as defined above.

본 발명의 제조방법은 구조식 3으로 표시되는 칼릭스[4]아렌 화합물을 알킬할로겐 화합물과 반응시켜 구조식 4의 알킬옥시 칼릭스[4]아렌 화합물을 제조하고, 구조식 4의 화합물을 디벤조 크라운에테르의 골격구조를 갖는 디메실레이트(dimesylate) 화합물과 고리화 반응시켜 화학식 1의 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물을 얻는 과정으로 구성된다.In the preparation method of the present invention, an alkyloxy callix [4] areene compound of the formula 4 is prepared by reacting the calix [4] arene compound represented by the formula 3 with an alkylhalogen compound, and the compound of the formula 4 is dibenzo crown ether. And a cyclization reaction with a dimesylate compound having a skeletal structure of to obtain a calix [4] arene dibenzo crown ether compound of formula (1).

본 발명의 제조방법에서 출발물질로 사용하는 구조식 2의 p-t-부틸칼릭스[4]아렌 화합물은 공지의 방법에 의해 용이하게 합성될 수 있다(반응식 1 참조; Cornforth et al.,J. Pharmacol.,73,10,1955).The pt-butylcalix [4] arene compound of formula 2 used as a starting material in the preparation method of the present invention can be easily synthesized by a known method ( see Scheme 1 ; Cornforth et al., J. Pharmacol. , 73, 10, 1955 ).

본 발명의 제조방법에서 출발물질로 사용된 구조식 3의 칼릭스[4]아렌 화합물은 공지의 방법에 의해 용이하게 합성될 수 있다(반응식 2 참조; Gutsche,1988)The Kalix [4] arene compound of formula 3 used as a starting material in the preparation method of the present invention can be easily synthesized by a known method ( see Scheme 2 ; Gutsche, 1988 ).

이하, 본 발명의 제조방법을 구체적으로 설명하기로 한다.Hereinafter, the manufacturing method of the present invention will be described in detail.

출발물질인 칼릭스[4]아렌 디알킬옥시 화합물(1 당량)에 1-요오드알칸(0.5∼10 당량), 아세토니트릴(1∼1×107당량)과 탄산칼륨(0.1∼2.0 당량)을 넣고, 0∼200℃, 비활성 기체인 질소 또는 아르곤(Ar)가스 분위기에서 5분∼30일 정도 알킬화 반응을 시킨다.1-iodine alkanes (0.5 to 10 equivalents), acetonitrile (1 to 1 × 10 7 equivalents) and potassium carbonate (0.1 to 2.0 equivalents) are added to the starting material Kalix [4] arene dialkyloxy compound (1 equivalent). It puts, and it carries out alkylation reaction for 5 to 30 days in nitrogen or argon (Ar) gas atmosphere which is 0-200 degreeC and inert gas.

출발물질인 칼릭스[4]아렌 화합물의 두 히드록시기에 입체적으로 부피가 큰 알킬기인 프로필 또는 옥틸기 등을 도입시키는 것은 디벤조 크라운에테르의 디메실기(dimesylate)를 칼릭스[4]아렌에 1,3-교차 형태로 도입하기 위해서 이다. 이는 본 발명의 칼릭스[4]아렌 디벤조크라운 화합물의 구조가 1,3-교차구조(1,3-alternate)를 가질 때 전술한 바와 같이 세슘이온에 대한 선택성을 보이기 때문이다.The introduction of a propyl or octyl group, which is a three-dimensionally bulky alkyl group, into the two hydroxy groups of the starting substance Kalix [4] Arene compound is carried out by dimesylate of dibenzo crown ether. To introduce in a three-crossed form. This is because when the structure of the Calix [4] arene dibenzocrown compound of the present invention has a 1,3-cross structure (1,3-alternate), the selectivity to cesium ion is exhibited as described above.

상기에서 얻은 구조식 4의 칼릭스[4]아렌 디알킬옥시 화합물(1 당량)에 구조식 12의 디벤조크라운에테르의 디메실레이트 화합물(0.5∼10 당량), 탄산세슘(1∼100 당량)과 아세토니트릴(1∼1×107당량)을 넣고, 0∼200℃, 비활성 기체인 질소 또는 아르곤(Ar) 가스 분위기에서 5분∼30일 정도 고리화 반응시켜 화학식 1의 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물을 얻는다.To the above obtained calix [4] arene dialkyloxy compound (1 equivalent) of the structural formula 4, dimethylate compound (0.5 to 10 equivalents) of dibenzocrown ether of structural formula 12, cesium carbonate (1 to 100 equivalents) and aceto Nitrile (1-1 × 10 7 equivalents) was added thereto, followed by cyclization reaction at 0-200 ° C. for 5 minutes to 30 days in an inert gas nitrogen or argon (Ar) gas atmosphere. A benzo crown ether compound is obtained.

상기 반응식 3에서 구조식 12의 화합물인 화학식 2로 표시되는 디벤조크라운 에테르의 디메실레이트 화합물은, 하기 반응식 4에 도시된 바와 같이, 출발물질로 카테콜을 사용하여 비고리폴리에테르 카르복실산(acyclic polyether carboxylic acid)을 합성하고(Kim, Jong-Seung et al., Microchemical J. 55, 1997,p.115), 수소화알루미늄리튬(LiAlH4)촉매와 테트로히드로퓨란 용매를 사용하여 구조식 11의 디벤조 폴리에테르 알콜로 환원시킨 다음 메탄술포닐 클로라이드(methanesulfonyl chloride)와 트리메틸아민(Et3N)을 사용하여 제조한다. 이때 디벤조 폴리에테르 알콜을 메탄술포닐 클로라이드과 반응시켜 이탈되기 쉬운 메실기(OMs)를 도입한다. 종래에는 디벤조 폴리에테르 알콜과 p-톨루엔술포닐 클로라이드(p-tolunesulfonyl chloride)와 수산화나트륨 또는 피리딘과 같은 염기를 반응시켜 디올에 토실기(OTs)를 도입하여 사용하는데(Reinhoudt,J. Am. Chem. Soc.,117, p.2767,1995), p-톨루엔술포닐 클로라이드와 피리딘은 독성과 냄새 등 취급상의 어려움이 있으며, 토실기를 도입하여 고리화 반응을 시켰을 경우의 수득률이 메실기를 사용한 경우의 수득률보다 낮다는 단점이 있다.The dimethylate compound of dibenzocrown ether represented by Chemical Formula 2, which is a compound of Formula 12 in Scheme 3, is a cyclic polyether carboxylic acid (Cycholol) using catechol as a starting material, as shown in Scheme 4 below. acyclic polyether carboxylic acid) (Kim, Jong-Seung et al., Microchemical J. 55, 1997,p.115), lithium aluminum hydride (LiAlH4Using a catalyst and a tetrahydrofuran solvent to reduce to dibenzo polyether alcohol of formula 11, followed by methanesulfonyl chloride and trimethylamine (Et).3Prepared using N). At this time, dibenzo polyether alcohol is reacted with methanesulfonyl chloride to introduce mesyl groups (OMs) which are easily released. Conventionally, dibenzo polyether alcohols are reacted with p-tolunesulfonyl chloride and a base such as sodium hydroxide or pyridine to introduce tosyl groups (OTs) into diols (Reinhoudt,J. Am. Chem. Soc., 117, p.2767,1995), p-toluenesulfonyl chloride and pyridine have difficulties in handling such as toxicity and odor, and have a disadvantage in that the yield when the tosyl group is introduced and the cyclization reaction is lower than the yield when the mesyl group is used.

본 발명의 화학식 1로 표시되는 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물은 세슘이온을 선택적으로 흡착할 수 있기 때문에 이들을 유효성분으로 하는 흡착제 조성물은 세슘 선택 이온교환체에 유용하게 사용될 수 있다.Since the Kalix [4] arene dibenzo crown ether compound represented by the general formula (1) of the present invention can selectively adsorb cesium ions, an adsorbent composition containing these as an active ingredient can be usefully used for cesium selective ion exchangers.

이하, 하기 실시예에 의해 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by the following examples.

하기 실시예들은 본 발명을 예시하는 것으로 본 발명의 내용이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다. 실시예에서는 몇몇 특징적인 화합물의 제조방법에 대하여 기재하였지만, 이외의 화합물들도 본 발명의 방법에 따라 용이하게 제조될 수 있다. 실시예에 앞서 본 발명의 화합물을 제조하는데 사용되는 물질의 제조방법을 제조예에 의하여 설명한다.The following examples are illustrative of the invention and are not intended to limit the scope of the invention. In the examples, some characteristic compounds have been described. However, other compounds may be easily prepared according to the method of the present invention. Prior to the Examples, the preparation method of the materials used to prepare the compounds of the present invention will be described.

〈제조예〉1,5-비스[2-(2-메탄술포닐옥시)에틸옥시]-3-오자펜탄의 제조.Preparation Example 1 Preparation of 1,5-bis [2- (2-methanesulfonyloxy) ethyloxy] -3-ozapentane.

(단계 1) 1,5-비스[2-(2-히드록시)에틸렌옥시]-3-오자펜탄의 제조.(Step 1) Preparation of 1,5-bis [2- (2-hydroxy) ethyleneoxy] -3-ozapentane.

테트라히드로퓨란(150㎖)에 수소화알루미늄리튬(LiAlH4; 2.8g, 73.9mmol)을 넣고 0℃의 질소분위기에서 교반시킨 뒤 50㎖의 테트라히드로퓨란에 디벤조 폴리에테르 알콜(6.67g, 16.4mmol)을 녹인 용액을 30분 동안 얼음중탕하에서 천천히 적가하였다. 디벤조 폴리에테르 알콜 용액의 적가가 완료된 뒤 반응용액을 30분 동안 얼음중탕하에서 교반시킨 다음 환류시키면서 10시간 동안 교반시켰다. 반응의 완결은 박막크로마토그래피를 이용하여 확인한 뒤 얼음중탕하에서 반응용액에 에틸아세테이트(5㎖)와 수산화나트륨 용액(10%)을 넣어 흰색 고체상이 형성되게 하였다. 상온에서 이 반응용액을 30분 정도 더 교반시킨 뒤 감압필터하고 테트라히드로퓨란으로 두 번 정도 세척하였다. 여액은 감압증류하고 메틸렌클로라이드(100㎖)와 염산용액(10%, 100㎖)을 첨가해 유기층을 분리한 뒤 유기층을 증류수(50㎖)로 2회 정도 세척한 뒤 무수 황산나트륨으로 건조시키고 감압 증류하여 유기용매를 제거하였다. 이때 얻은 오일상의 잔류물은 디에틸에테르로 재결정하여 표제화합물을 얻었다.Lithium aluminum hydride (LiAlH 4 ; 2.8 g, 73.9 mmol) was added to tetrahydrofuran (150 mL) and stirred in a nitrogen atmosphere at 0 ° C., followed by dibenzo polyether alcohol (6.67 g, 16.4 mmol) in 50 mL of tetrahydrofuran. ) Was slowly added dropwise in an ice bath for 30 minutes. After the dropwise addition of the dibenzo polyether alcohol solution was completed, the reaction solution was stirred for 30 minutes in an ice bath and then stirred for 10 hours while refluxing. The reaction was confirmed by thin layer chromatography, and ethyl acetate (5 mL) and sodium hydroxide solution (10%) were added to the reaction solution under ice bath to form a white solid phase. The reaction solution was stirred for 30 minutes at room temperature, filtered under reduced pressure, and washed twice with tetrahydrofuran. The filtrate was distilled under reduced pressure, methylene chloride (100 ml) and hydrochloric acid solution (10%, 100 ml) were added to separate the organic layer. The organic layer was washed twice with distilled water (50 ml), dried over anhydrous sodium sulfate, and distilled under reduced pressure. To remove the organic solvent. The oily residue thus obtained was recrystallized from diethyl ether to obtain the title compound.

mp: 89-90℃; IR 스펙트럼(KBr, ㎝-1): 3400(O-H), 1115(C-O).mp: 89-90 ° C .; IR spectrum (KBr, cm −1 ): 3400 (OH), 1115 (CO).

1H NMR(CDCl3): δ 6.91(s, 8H, ArH), 4.762(br s, 2H, -CH2CH2OH), 4.19-4.25(m, 4H, -CH 2 CH2O-), 4.05-4.09(m, 4H, -CH2 CH 2 O-), 3.84-3.99(m, 8H, -CH2CH2OH , -CH2CH2O-). 1 H NMR (CDCl 3 ): δ 6.91 (s, 8H, ArH), 4.762 (br s, 2H, —CH 2 CH 2 O H ), 4.19-4.25 (m, 4H, —CH 2 CH 2 O—) , 4.05-4.09 (m, 4H, -CH 2 CH 2 O-), 3.84-3.99 (m, 8H, -CH 2 CH 2 OH, -CH 2 CH 2 O-).

고속원자 충격 질량분석 스펙트럼 m/z(M+): 378.21(계산치), 378.20(실험치).Fast atom bombardment mass spectrometry m / z (M + ): 378.21 (calculated), 378.20 (experimental).

원소분석(C20H26O7): C; 63.49, H; 6.87(계산치), C; 63.21, H; 6.90(실험치).Elemental Analysis (C 20 H 26 O 7 ): C; 63.49, H; 6.87 (calculated), C; 63.21, H; 6.90 (experimental).

(단계 2) 1,5-비스[2-(2-메탄술포닐옥시)에틸옥시]-3-오자펜탄의 제조.(Step 2) Preparation of 1,5-bis [2- (2-methanesulfonyloxy) ethyloxy] -3-ozapentane.

상기 (단계 1)에서 얻은 1,5-비스[2-(2-히드록시)에틸렌옥시]-3-오자펜탄(5g, 13.2mmol)과 트리에틸아민(2.94g, 29.0mmol)를 메틸렌클로라이드(100㎖)에 넣고 얼음중탕하여 0℃로 냉각시킨 뒤 질소분위기에서 메탄술포닐 클로라이드(3.33g, 2.14㎖, 29.0mmol)를 한방울씩 30분 동안 적가하였다. 메탄술포닐 클로라이드의 적가가 완료된 후 반응용맥의 온도를 실온 정도로 가온시킨 뒤 10시간 동안 교반시켰다. 반응용액은 탄산수소나트륨 수용액(5%, 50㎖)으로 유기층을 분리시킨 뒤 염화나트륨 포화용액(50㎖)으로 2회 세척하고 무수 황산나트륨으로 건조시킨 다음 유기용매를 감압증류하여 제거하여 오일상의 잔류물을 얻었다. 이 잔류물은 디에틸에테르로 재결정하여 표제화합물을 얻었다.1,5-bis [2- (2-hydroxy) ethyleneoxy] -3-ozapentane (5 g, 13.2 mmol) and triethylamine (2.94 g, 29.0 mmol) obtained in (Step 1) were methylene chloride ( 100ml), ice-cold, cooled to 0 ° C, and methanesulfonyl chloride (3.33g, 2.14ml, 29.0mmol) was added dropwise for 30 minutes in a nitrogen atmosphere. After the dropwise addition of methanesulfonyl chloride was completed, the temperature of the reaction vessel was allowed to warm to room temperature and stirred for 10 hours. The reaction solution was separated with an aqueous sodium hydrogen carbonate solution (5%, 50 mL), washed twice with saturated sodium chloride solution (50 mL), dried over anhydrous sodium sulfate, and the organic solvent was removed by distillation under reduced pressure to obtain an oily residue. Got. This residue was recrystallized from diethyl ether to give the title compound.

mp: 98-99℃; IR 스펙트럼(KBr, ㎝-1): 1579, 1516, 1350(SO2), 1181(SO2).mp: 98-99 ° C .; IR spectrum (KBr, cm −1 ): 1579, 1516, 1350 (SO 2 ), 1181 (SO 2 ).

1H NMR(CDCl3): δ 6.88-7.00(m, 8H, ArH), 4.45-4.57(m, 2H, -CH 2 CH2O-), 4.05-4.26(m, 8H, -CH2 CH 2 O-), 3.75-3.85(m, 4H), 3.23(s, 6H,CH 3 SO2OCH2CH2-). 1 H NMR (CDCl 3 ): δ 6.88-7.00 (m, 8H, ArH), 4.45-4.57 (m, 2H, -CH 2 CH 2 O-), 4.05-4.26 (m, 8H, -CH 2 CH 2 0-), 3.75-3.85 (m, 4H), 3.23 (s, 6H, CH 3 SO 2 OCH 2 CH 2- ).

고속원자 충격 질량분석 스펙트럼 m/z(M+): 534.12(계산치), 534.20(실험치).Fast atom bombardment mass spectrometry m / z (M + ): 534.12 (calculated), 534.20 (experimental).

원소분석(C22H30O11S2): C; 49.43, H; 5.61(계산치), C; 49.21, H; 5.78(실험치).Elemental Analysis (C 22 H 30 O 11 S 2 ): C; 49.43, H; 5.61 (calculated), C; 49.21, H; 5.78 (experimental).

〈실시예 1〉1,3-디프로필옥시 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물의 제 조<Example 1> Preparation of 1,3-dipropyloxy callix [4] arene dibenzo crown ether compound

(단계 1) 1,3-디프로필옥시 칼릭스[4]아렌 화합물의 제조(Step 1) Preparation of a 1,3-dipropyloxy callix [4] arene compound

아세토니트릴(150㎖)에 칼릭스[4]아렌(5.0g, 11.8mmol), 1-요오드프로판(4.20g, 24.7mmol)과 탄산칼륨(1.63g, 11.8mmol)을 넣은 뒤 질소분위기에서 24시간 동안 환류시켰다. 반응의 완결은 박막크로마토그래피(TLC)로 확인한 뒤 아세토니트릴을 감압증류시켜 제거한 뒤 염산용액(10%, 50㎖)과 메틸렌클로라이드(50㎖)를 이용하여 유기층을 분리하였다. 분리된 유기층은 증류수(50㎖)로 2회 세척한 뒤 무수 황산나트륨(Na2SO4)으로 건조시킨 뒤 감압증류하여 유기용매를 제거하고 디에틸에테르와 헥산의 혼합용매(7:3)로 재결정하여 표제 화합물(수득률 90%)을 얻었다.In acetonitrile (150ml), calix [4] arene (5.0g, 11.8mmol), 1-iodine propane (4.20g, 24.7mmol) and potassium carbonate (1.63g, 11.8mmol) were added and nitrogen atmosphere was added for 24 hours. Reflux for a while. The reaction was confirmed by thin layer chromatography (TLC), the acetonitrile was distilled off under reduced pressure, and then the organic layer was separated using hydrochloric acid solution (10%, 50 mL) and methylene chloride (50 mL). The separated organic layer was washed twice with distilled water (50 mL), dried over anhydrous sodium sulfate (Na 2 SO 4 ), and distilled under reduced pressure to remove the organic solvent, and recrystallized with a mixed solvent of diethyl ether and hexane (7: 3). The title compound (yield 90%) was obtained.

mp: 268-270℃; IR 스펙트럼(KBr, ㎝-1): 3400(ArO-H), 1254,1196.mp: 268-270 ° C .; IR spectrum (KBr, cm −1 ): 3400 (ArO-H), 1254,1196.

1H NMR(CDCl3): δ 8.30(s, ArOH, 2H), 7.04(d, J=7.48Hz, 4H, ArH), 6.87(d, J=7.48Hz, 4H, ArH), 6.61-6.69(m, 4H, ArH), 4.30(d, J=13.0Hz, 4H, ArCH 2Ar), 3.99(t, J=6.2Hz, 4H, OCH 2CH2CH3), 3.35(d, J=13.0Hz, 4H, ArCH 2Ar), 1.99-2.06(m, J=6.2Hz, 4H, OCH2CH 2CH3), 1.08[t, J=6.2Hz, 6H, O(CH2)2CH 3]. 1 H NMR (CDCl 3 ): δ 8.30 (s, ArO H , 2H), 7.04 (d, J = 7.48 Hz, 4H, Ar H ), 6.87 (d, J = 7.48 Hz, 4H, Ar H ), 6.61 -6.69 (m, 4H, Ar H ), 4.30 (d, J = 13.0 Hz, 4H, ArC H 2 Ar), 3.99 (t, J = 6.2 Hz, 4H, OC H 2 CH 2 CH 3 ), 3.35 ( d, J = 13.0 Hz, 4H, ArC H 2 Ar), 1.99-2.06 (m, J = 6.2 Hz, 4H, OCH 2 C H 2 CH 3 ), 1.08 [t, J = 6.2 Hz, 6H, O ( CH 2 ) 2 C H 3 ].

13C NMR(CDCl3): ppm 153.3, 151.8, 133.4, 128.95, 128.91, 128.85, 128.84, 128.40, 128.35, 128.12, 125.31, 125.27, 118.97, 118.9, 78.4, 78.2, 78.1, 31.48, 31.4, 31.39, 31.34, 23.4, 10.9. 13 C NMR (CDCl 3 ): ppm 153.3, 151.8, 133.4, 128.95, 128.91, 128.85, 128.84, 128.40, 128.35, 128.12, 125.31, 125.27, 118.97, 118.9, 78.4, 78.2, 78.1, 31.48, 31.4, 31.39, 31.34 , 23.4, 10.9.

(단계 2) 1,3-디프로필옥시 칼릭스[4]아렌 화합물의 제조(Step 2) Preparation of a 1,3-dipropyloxy callix [4] arene compound

아세토니트릴(50㎖)에 상기 (단계 1)에서 얻은 1,3-디프로필옥시 칼릭스[4]아렌(1.0g, 2.0mmol), 상기 제조예에서 얻은 1,5-비스[2-(2-메탄술포닐옥시)에틸옥시]-3-오자펜탄(1.05g, 2.0mmol)과 탄산세슘(Cs2CO3; 3.2g, 9.8mmol)을 넣은 뒤 환류시키면서 24시간 동안 교반시켰다. 이 반응물을 상온으로 냉각시킨 후 침전된 탄산세슘을 여과하고 용매는 감압증류하여 제거시킨 뒤 염산용액(10%, 50㎖)과 메틸렌클로라이드(50㎖)를 넣어 유기층을 분리시켰다. 분리된 유기층은 염산용액(10%, 50㎖)과 증류수(50㎖)로 각각 2회 세척한 뒤 무수 황산나트륨으로 건조시키고 유기용매를 감압증류하여 제거하여 흰색 고체상의 물질을 얻었다. 이 흰색 고체는 디에틸에테르로 재결정하여 표제화합물(수득률 88%)을 얻었다.In acetonitrile (50 mL), 1,3-dipropyloxy callix [4] arene (1.0 g, 2.0 mmol) obtained in (Step 1), 1,5-bis [2- (2) obtained in the preparation example Methanesulfonyloxy) ethyloxy] -3-ozapentane (1.05 g, 2.0 mmol) and cesium carbonate (Cs 2 CO 3 ; 3.2 g, 9.8 mmol) were added thereto, followed by stirring for 24 hours while refluxing. After the reaction was cooled to room temperature, the precipitated cesium carbonate was filtered off, and the solvent was distilled off under reduced pressure. Then, an organic layer was added by adding hydrochloric acid solution (10%, 50ml) and methylene chloride (50ml). The separated organic layer was washed twice with hydrochloric acid solution (10%, 50ml) and distilled water (50ml), dried over anhydrous sodium sulfate, and the organic solvent was distilled off under reduced pressure to obtain a white solid material. This white solid was recrystallized from diethyl ether to obtain the title compound (yield 88%).

mp: 178-181℃; IR 스펙트럼(KBr, ㎝-1): 3068(Ar-H), 1501, 1451, 1254, 1196.mp: 178-181 ° C .; IR spectrum (KBr, cm- 1 ): 3068 (Ar-H), 1501, 1451, 1254, 1196.

1H NMR(CDCl3): δ 6.87-7.02(m, 16H), 6.70-6.78(m, 4H), 4.22(t, J=5.1Hz, 4H), 4.08(t, J=5.1Hz, 4H), 3.89(t, J=5.1Hz, 4H), 3.76(t, J=5.1Hz, 4H), 3.70(s, 8H, ArCH 2 Ar), 3.41(t, J=7.4Hz, 4H, -OCH 2 CH2CH3), 1.38-1.47(m, J=7.4Hz, 4H, -OCH2CH 2 CH3), 0.77(m, J=7.4Hz, 6H, -OCH2CH2CH 3 ). 1 H NMR (CDCl 3 ): δ 6.87-7.02 (m, 16H), 6.70-6.78 (m, 4H), 4.22 (t, J = 5.1 Hz, 4H), 4.08 (t, J = 5.1 Hz, 4H) , 3.89 (t, J = 5.1 Hz, 4H), 3.76 (t, J = 5.1 Hz, 4H), 3.70 (s, 8H, ArC H 2 Ar), 3.41 (t, J = 7.4 Hz, 4H, -OC H 2 CH 2 CH 3 ), 1.38-1.47 (m, J = 7.4 Hz, 4H, -OCH 2 C H 2 CH 3 ), 0.77 (m, J = 7.4 Hz, 6H, -OCH 2 CH 2 C H 3 ).

13C NMR(CDCl3): ppm 157.4, 156.8, 150.7, 149.8, 128.91, 1134.4, 134.3, 130.6, 130.5, 123.1, 122.8, 122.6, 122.3, 118.3, 116.1, 73.4, 71.1, 70.6, 69.8, 38.1, 23.7, 10.8. 13 C NMR (CDCl 3 ): ppm 157.4, 156.8, 150.7, 149.8, 128.91, 1134.4, 134.3, 130.6, 130.5, 123.1, 122.8, 122.6, 122.3, 118.3, 116.1, 73.4, 71.1, 70.6, 69.8, 38.1, 23.7 , 10.8.

고속원자 충격 질량분석 스펙트럼 m/z(M+): 850.31(계산치), 850.30(실험치).Fast atom bombardment mass spectrometry m / z (M + ): 850.31 (calculated), 850.30 (experimental).

원소분석(C54H58O9): C; 76.20, H; 6.82(계산치), C; 76.18, H; 6.87(실험치).Elemental Analysis (C 54 H 58 O 9 ): C; 76.20, H; 6.82 (calculated), C; 76.18, H; 6.87 (experimental).

〈실시예 2〉 1,3-디옥틸옥시 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물의 제조<Example 2> Preparation of a 1,3-dioctyloxy calix [4] arene dibenzo crown ether compound

(단계 1) 1,3-디옥틸옥시 칼릭스[4]아렌 화합물의 제조(Step 1) Preparation of 1,3-dioctyloxy calix [4] arene compound

칼릭스[4]아렌(5.0g, 11.8mmol), 1-요오드옥탄(5.93g, 24.7mmol)과 탄산칼륨(1.63g, 11.8mmol)을 사용하고 상기 실시예 1의 (단계 1)의 방법과 동일한 방법으로 제조하여 얻은 오일상의 조생성물을 헥산용매로 재결정하여 표제 화합물(수득률 92%)을 얻었다.Using the method of (Step 1) of Example 1, using Kalix [4] arene (5.0 g, 11.8 mmol), 1-iodine octane (5.93 g, 24.7 mmol) and potassium carbonate (1.63 g, 11.8 mmol) The crude product obtained in the same manner was recrystallized with a hexane solvent to obtain the title compound (yield 92%).

mp: 115-117℃; IR 스펙트럼(KBr, ㎝-1): 3400(ArO-H), 1254,1196.mp: 115-117 ° C .; IR spectrum (KBr, cm −1 ): 3400 (ArO-H), 1254,1196.

1H NMR(CDCl3): δ 8.30(s, ArOH, 2H), 7.05(d, J=7.48Hz, 4H, ArH), 6.88(d, J=7.48Hz, 4H, ArH), 6.72(t, 2H, ArH), 6.63(t, 2H, ArH), 4.30(d, J=13.0Hz, 4H, ArCH 2 Ar), 3.99[t, J=6.2Hz, 4H, OCH 2 (CH2)6CH3), 3.36(d, J=13.0Hz, 4H, ArCH 2 Ar), 2.08(m, J=6.2Hz, 4H, OCH2CH 2(CH2)5CH3), 1.31-1.72(m, 22H), 0.89[t, J=6.2Hz, 6H, O(CH2)7CH 3 ]. 1 H NMR (CDCl 3 ): δ 8.30 (s, ArO H , 2H), 7.05 (d, J = 7.48 Hz, 4H, Ar H ), 6.88 (d, J = 7.48 Hz, 4H, Ar H ), 6.72 (t, 2H, Ar H ), 6.63 (t, 2H, Ar H ), 4.30 (d, J = 13.0 Hz, 4H, ArC H 2 Ar), 3.99 [t, J = 6.2 Hz, 4H, OC H 2 (CH 2 ) 6 CH 3 ), 3.36 (d, J = 13.0Hz, 4H, ArC H 2 Ar), 2.08 (m, J = 6.2Hz, 4H, OCH 2 C H 2 (CH 2 ) 5 CH 3 ) , 1.31-1.72 (m, 22H), 0.89 [t, J = 6.2 Hz, 6H, O (CH 2 ) 7 C H 3 ].

13C NMR(CDCl3): ppm 154.0, 152.7, 134.1, 129.5, 129.1, 128.9, 125.9, 119.6, 78.0, 32.6, 32.1, 30.7, 30.2, 26.7, 23.4, 14.8. 13 C NMR (CDCl 3 ): ppm 154.0, 152.7, 134.1, 129.5, 129.1, 128.9, 125.9, 119.6, 78.0, 32.6, 32.1, 30.7, 30.2, 26.7, 23.4, 14.8.

(단계 2) 1,3-디프로필옥시 칼릭스[4]아렌 화합물의 제조(Step 2) Preparation of a 1,3-dipropyloxy callix [4] arene compound

상기 (단계 1)에서 얻은 1,3-디프로필옥시 칼릭스[4]아렌(1.0g, 1.5mmol), 상기 제조예에서 얻은 1,5-비스[2-(2-메탄술포닐옥시)에틸옥시]-3-오자펜탄(0.82g, 1.5mmol)과 탄산세슘(3.2g, 9.8mmol)을 사용하고 상기 실시예 1의 (단계2)의 방법과 동일한 방법으로 제조하여 얻은 흰색 고체상의 화합물을 헥산으로 재결정하여 표제화합물(수득률 92%)을 얻었다.1,3-dipropyloxy calix [4] arene (1.0 g, 1.5 mmol) obtained in (Step 1) above, 1,5-bis [2- (2-methanesulfonyloxy) ethyl obtained in Preparation Example A white solid compound obtained by using the same method as in (Step 2) of Example 1 using Oxy] -3-ozapentane (0.82 g, 1.5 mmol) and cesium carbonate (3.2 g, 9.8 mmol) Recrystallization with hexane gave the title compound (yield 92%).

mp: 124-127℃; IR 스펙트럼(KBr, ㎝-1): 1593, 1501, 1455, 1254, 1208.mp: 124-127 ° C .; IR spectrum (KBr, cm −1 ): 1593, 1501, 1455, 1254, 1208.

1H NMR(CDCl3): δ 6.91-7.08(m, 16H), 6.70-6.78(m, 4H), 4.23(t, J=5.1Hz, 4H, -OCH 2 CH2O-), 4.08(t, J=5.1Hz, 4H, -OCH 2 CH2O-), 3.73(t, J=5.1Hz, 4H, -OCH 2 CH2O-), 3.71(s, 8H, ArCH 2 Ar), 3.44[s, J=7.4Hz, 4H, -OCH 2 (CH2)6CH3], 1.40-1.80(m, J=7.4Hz, 4H, -OCH2(CH 2 )6CH3], 0.91(t, J=7.4Hz, 6H, -OCH2(CH2)6CH 3 ]. 1 H NMR (CDCl 3 ): δ 6.91-7.08 (m, 16H), 6.70-6.78 (m, 4H), 4.23 (t, J = 5.1 Hz, 4H, -OC H 2 CH 2 O-), 4.08 ( t, J = 5.1 Hz, 4H, -OC H 2 CH 2 O-), 3.73 (t, J = 5.1 Hz, 4H, -OC H 2 CH 2 O-), 3.71 (s, 8H, ArC H 2 Ar ), 3.44 [s, J = 7.4 Hz, 4H, -OC H 2 (CH 2 ) 6 CH 3 ], 1.40-1.80 (m, J = 7.4 Hz, 4H, -OCH 2 (C H 2 ) 6 CH 3 ], 0.91 (t, J = 7.4 Hz, 6H, -OCH 2 (CH 2 ) 6 C H 3 ].

13C NMR(CDCl3): ppm 157.5, 156.8, 150.7, 149.8, 134.5, 134.0, 130.6, 130.5, 122.9, 122.7, 122.3, 122.3, 118.3, 116.1, 73.4, 71.9, 71.1, 69.97, 69.90, 38.2(ArCH2Ar), 32.6, 30.43, 30.41, 30.13, 26.6, 23.4[OCH2(CH2)6CH3], 14.8[OCH2(CH2)6 CH3]. 13 C NMR (CDCl 3 ): ppm 157.5, 156.8, 150.7, 149.8, 134.5, 134.0, 130.6, 130.5, 122.9, 122.7, 122.3, 122.3, 118.3, 116.1, 73.4, 71.9, 71.1, 69.97, 69.90, 38.2 (Ar C H 2 Ar), 32.6, 30.43, 30.41, 30.13, 26.6, 23.4 [OCH 2 ( C H 2 ) 6 CH 3 ], 14.8 [OCH 2 (CH 2 ) 6 C H 3 ].

고속원자 충격 질량분석 스펙트럼 m/z(M+): 990.20(계산치), 990.10(실험치).Fast atom bombardment mass spectrometry m / z (M + ): 990.20 (calculated), 990.10 (experimental).

원소분석(C64H78O9): C; 77.57, H; 7.87(계산치), C; 77.60, H; 7.77(실험치).Elemental Analysis (C 64 H 78 O 9 ): C; 77.57, H; 7.87 (calculated), C; 77.60, H; 7.77 (experimental).

본 발명의 화학식 1의 화합물이 세슘이온 선택 이온교환체로서 우수한 효과를 나타내는 것을 확인하기 위하여 벌크액막법을 이용한 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르의 세슘이온 선택 분리능을 검색하였다.In order to confirm that the compound of formula 1 of the present invention exhibited an excellent effect as the cesium ion selective ion exchanger, the cesium ion selective resolution of the Kalix [4] arene dibenzo crown ether using the bulk liquid membrane method was investigated.

〈실험예〉벌크액막법을 이용한 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르의 세슘이온 선택 분리능 검색<Experimental example> Screening resolution of cesium ion selective resolution of Kalix [4] arene dibenzo crown ether using bulk liquid film method

본 발명의 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르가 세슘이온 선택 이온교환체로서 우수한 효과를 나타내는 것을 확인하기 위하여 벌크액막법(Cho, Moon-Hwan et al.,Bull. Korean Chem. Soc., 16, p.33,1995)으로 세슘이온의 선택 분리능을 실험하였다.Bulk liquid membrane method (Cho, Moon-Hwan et al., Bull. Korean Chem. Soc., In order to confirm that Calix [4] arene dibenzo crown ether of the present invention shows excellent effects as a cesium ion selective ion exchanger) . 16 , p. 33, 1995 ), the selective resolution of cesium ions was tested.

액막분리법은 폐수중에 존재하는 금속을 분리하는데 많이 사용되어 온 방법으로서, 특히 최근에는 벌크액막법이 널리 사용되고 있다. 이 방법은 내수상(source phase)과 외수상(receiving phase) 사이에 유기용매를 넣고 이 유기용매에 녹아 있는 리간드가 내수상에 있는 금속이온을 외수상의 물층(aqueous phase)으로 이동시키는 역할을 하여 내수상의 금속이온을 제거하는 방법이다.The liquid membrane separation method has been widely used to separate metals present in wastewater, and in particular, the bulk liquid membrane method has been widely used in recent years. This method puts an organic solvent between the source phase and the receiving phase, and the ligand dissolved in the organic solvent transfers the metal ions in the water phase to the aqueous phase of the water phase. To remove the metal ions in water.

본 발명에서 사용한 벌크액막법은 다음과 같다. 즉, 원통형을 중심으로 하단부에는 클로로포름에 상기 실시예 1 및 2의 화합물을 각각 3㎖씩 녹여 농도가 0.001M인 용액을 채웠으며, 내수상인 상기 유기층의 상층 외측부에는 0.1M 농도의 질산리튬(LiNO3), 질산나트륨(NaNO3), 질산칼륨(KNO3), 질산루비듐(RbNO3)과 질산세슘(CsNO3) 수용액을 각각 0.8㎖씩 채웠다. 또한, 외수상인 상기 유기층의 상층 내측부에는 이온을 제거한 탈이온 증류수(5㎖)를 채운 뒤 13mm 크기의 테프론으로 코팅된 자석 교반기(magnetic bar)로 교반하였다. 이 실험은 3회 이상 반복적으로 실험하였으며, 이때의 이온의 이동도를 비교하기 위하여 화학식 1의 화합물이 첨가되지 않은 유기층을 사용하여 실험하였다. 이동된 금속의 양은 다음과 같은 몰 플럭스(flux)로 환산하여 사용하였다.The bulk liquid film method used in the present invention is as follows. That is, 3 ml of each of the compounds of Examples 1 and 2 were dissolved in chloroform at the lower end of the cylindrical body, and a solution having a concentration of 0.001 M was filled. Lithium nitrate (LiNO) at a concentration of 0.1 M was placed on the outer side of the upper layer of the organic layer. 3 ), an aqueous solution of sodium nitrate (NaNO 3 ), potassium nitrate (KNO 3 ), rubidium nitrate (RbNO 3 ), and cesium nitrate (CsNO 3 ) were each filled with 0.8 ml. In addition, deionized distilled water (5 ml) from which the ions were removed was filled in the upper part of the upper layer of the organic layer, which was an external water phase, and stirred with a magnetic bar coated with a Teflon having a size of 13 mm. This experiment was repeated three times or more. In order to compare the mobility of ions at this time, the experiment was performed using an organic layer to which the compound of Formula 1 was not added. The amount of the transferred metal was used in the following molar flux.

이 식에서, 몰 플럭스(flux)는 단위시간당, 단위면적당 이동된 몰(mole)수로 정의되는데, 이 실험에 사용된 이동도는 10-8mol·s-1·m-2의 단위로 환산되어 사용되었다. 하기 표 1에는 벌크액막법을 이용한 이온의 이동도를 나타내었다.In this equation, mole flux is defined as the number of moles moved per unit time, per unit area, and the mobility used in this experiment is converted to units of 10 -8 mol · s -1 · m -2 . It became. Table 1 shows the mobility of ions using the bulk liquid membrane method.

몰 플럭스 (10-8mol·s-1·m-2)Molar flux (10 -8 mol · s -1 · m -2) 실시예Example LiLi NaNa KK RbRb CsCs 1One 0.000.00 1.921.92 1.281.28 2.352.35 11.8711.87 22 0.000.00 1.511.51 1.771.77 1.031.03 2.902.90

상기에서 볼 수 있듯이, 실시예 1에서 제조된 1,3-디프로필옥시 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르를 유기리간드로 사용하였을 때, 세슘이온의 이동도가 다른이온에 비해 큰 것으로 나타나며, 화학식 1의 R1이 프로필기보다 소수성이 큰 옥틸기로 치환된 실시예 2의 화합물의 경우에는 세슘이온에 대한 선택성이 크게 감소하였음을 알 수 있다.As can be seen from the above, when the 1,3-dipropyloxy callix [4] arene dibenzo crown ether prepared in Example 1 as the organic ligand, the mobility of cesium ions appears to be greater than other ions In the case of the compound of Example 2 in which R 1 in Formula 1 is substituted with an octyl group having a higher hydrophobicity than the propyl group, it can be seen that the selectivity to cesium ion is greatly reduced.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물은 1,3-교차구조를 갖기 때문에 세슘이온에 대한 선택흡착능이 우수하며, 칼릭스[4]아렌 유도체와 디벤조 크라운에테르의 골격이 되는 디메실레이트를 탄산세슘 존재 하에서 반응시켜 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르를 높은 수득률로 합성할 수 있는 우수한 제조방법이다. 따라서, 본 발명의 제조방법으로 제조된 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물은 세슘을 선택적으로 우수하게 분리할 수 있는 세슘 선택 이온교환체로 유용하게 사용될 수 있다.As described above, the Calix [4] arene dibenzo crown ether compound of the present invention has a 1,3-cross structure, and thus has excellent selective adsorption to cesium ions. Dimethylate, which is a skeleton of the crown ether, is reacted in the presence of cesium carbonate, and thus it is an excellent production method capable of synthesizing calix [4] arene dibenzo crown ether with high yield. Therefore, the calix [4] arene dibenzo crown ether compound prepared by the production method of the present invention can be usefully used as a cesium selective ion exchanger capable of selectively separating cesium.

Claims (9)

화학식 1로 표시되는 세슘이온을 선택적으로 제거할 수 있는 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물:Calix [4] arene dibenzo crown ether compound capable of selectively removing cesium ions represented by the formula (1): 화학식 1Formula 1 화학식 1에서,In Formula 1, R1은 C1∼C10의 알킬기, 페닐, 메톡시페닐이며, R2수소, C1∼C10의 알킬기이고, n 은 1∼2 에서 선택될 수 있다.R 1 is a C 1 -C 10 alkyl group, phenyl, methoxyphenyl, R 2 is hydrogen , a C 1 -C 10 alkyl group, n can be selected from 1 to 2. 제 1항에 있어서, 화학식 1의 화합물은 R1이 프로필기이고, R2가 수소인 1,3-디프로필옥시 칼릭스[4]아렌 화합물인 것을 특징으로 하는 세슘이온을 선택적으로 제거할 수 있는 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물.[Claim 2 ] The cesium ion of claim 1, wherein the compound of formula 1 is a 1,3-dipropyloxy calix [4] arene compound wherein R 1 is a propyl group and R 2 is hydrogen. Carlix [4] arene dibenzo crown ether compound. 제 1항에 있어서, 화학식 1의 화합물은 R1이 옥틸기이고, R2가 수소인 1,3-디옥틸옥시 칼릭스[4]아렌 화합물인 것을 특징으로 하는 세슘이온을 선택적으로 제거할 수 있는 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물.[Claim 2 ] The cesium ion of claim 1, wherein the compound of formula 1 is a 1,3-dioctyloxy calix [4] arene compound wherein R 1 is an octyl group and R 2 is hydrogen. Carlix [4] arene dibenzo crown ether compound. 구조식 3으로 표시되는 칼릭스[4]아렌 화합물을 알킬할라이드 화합물과 반응시켜 구조식 4의 디알킬옥시 칼릭스[4]아렌 화합물을 제조하고, 구조식 4의 화합물을 디메실레이트(dimesylate) 화합물과 고리화 반응시켜 화학식 1의 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물을 얻는 것을 특징으로 하는 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물의 제조방법.A dialkyloxy callix [4] arene compound of formula 4 is prepared by reacting a calyx [4] arene compound represented by formula 3 with an alkyl halide compound, and the compound of formula 4 is converted to a dimesylate compound and a ring. A process for producing a calix [4] arene dibenzo crown ether compound, wherein the reaction is carried out to obtain a calix [4] arene dibenzo crown ether compound represented by formula (1). 반응식 3Scheme 3 제 4항에 있어서, 디메실레이트(dimesylate) 화합물은 디벤조 크라운에테르의 골격이 되는 하기 화학식 2의 화합물인 것을 특징으로 하는 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물의 제조방법.The method of claim 4, wherein the dimesylate compound is a compound represented by the following Chemical Formula 2 serving as a skeleton of the dibenzo crown ether. 화학식 2Formula 2 제 4항에 있어서, 반응온도는 0∼200℃인 것을 특징으로 하는 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물의 제조방법.The process for producing a calix [4] arene dibenzo crown ether compound according to claim 4, wherein the reaction temperature is 0 to 200 占 폚. 제 4항에 있어서, 각 단계의 반응시간은 5분∼30일 이내인 것을 특징으로 하는 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물의 제조방법.The process for producing a calix [4] arene dibenzo crown ether compound according to claim 4, wherein the reaction time for each step is within 5 minutes to 30 days. 제 4항에 있어서, 각 단계의 반응은 비활성기체(질소 또는 아르곤 등) 분위기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물의 제조방법.The method of claim 4, wherein the reaction of each step is carried out in an inert gas (nitrogen or argon) atmosphere. 제 1항의 칼릭스[4]아렌 디벤조 크라운에테르 화합물을 세슘이온을 선택적으로 제거하는데 선택 이온교환체로 사용하는 용도.Use of the calix [4] arene dibenzo crown ether compound of claim 1 as a selective ion exchanger to selectively remove cesium ions.
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