专利名称：一种四氮杂冠醚的合成方法
技术领域：
本发明涉及有机材料合成领域，具体涉及一种四氮杂冠醚的合成方法。
背景技术：
冠醚又称“大环醚”，是含多个氧原子的大环化合物。自1967年Pedersen首次报道冠醚的论文到1987年Pedersen、Lehn和Cram三人获得诺贝尔化学奖，冠醚化学有了长足发展，此后几十年中成为现代化学的热门研究课题。目前冠醚化学及应用研究渗入到很多分支学科，如有机合成、配位化学、分析化学、萃取化学、金属及同位素分离，及生物化学等领域。不同大小冠醚环可选择不同金属离子，具有重要的超分子识别功能。冠醚环上氧原子被氮原子取代时得到氮杂冠醚，由于此类冠醚对过渡金属和重金属离子具有较强络合能力，其合成及应用受到人们的重视。由于氮杂冠醚氮原子上的氢比较活泼，是其它取代基的生长点，由此引入侧链，生成氮支套索冠醚，也叫臂式冠醚。这种功能侧臂通常含供电子原子，当金属离子与环上原子结合的同时，还可与侧臂的原子配位。臂式冠醚具有一定柔性，在配位过程中可调节诱导的三维空间，既增强配位能力，又提高对金属离子的选择性，是一种刚柔相济的优良配体。关于二氮杂18-冠-6 (2N-18-C-6结构见下图)的报道很多，而四氮杂 18-冠-6 0N-18-C-6，以下称L)的研究却很少，这与其极低的产率有关。
权利要求
1.一种四氮杂冠醚的合成方法，其特征在于，包括以下步骤向4，7，13，16-四对甲苯磺酰基-1，10-二氧-4，7，13，16-四氮-18-冠-6中加入浓硫酸，80°C 120°C油浴加热反应；反应结束后将溶液冷却，用NaOH溶液将pH调至12以上，过滤，用三氯甲烷萃取，然后干燥，蒸发滤液得白色固体，再用正庚烷重结晶，得1，10- 二氧-4，7，13，16-四氮-18-冠-6 晶体。
2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述4，7，13，16-四对甲苯磺酰基-1，10-二氧-4，7，13，16-四氮-18-冠-6的合成方法为将N，N' -二对甲苯磺酰基乙二胺和K2CO3混合，加入N，N，_ 二甲基甲酰胺、2，2' -二氯二乙醚，150°C 170°C油浴加热反应；停止反应后将溶液在4°C 5°C下冷却，然后过滤、依次用丙酮和水分别清洗，干燥后用N，N，- 二甲基甲酰胺重结晶，得4，7，13，16-四对甲苯磺酰基-1，10-二氧-4，7，13，16-四氮-18-冠-6晶体。
3.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述N，N'-二对甲苯磺酰基乙二胺的合成方法为向NaOH溶液中加入乙二胺，40°C 60°C下水浴，再加入对甲苯磺酰氯，搅拌，然后加入无水乙醇继续反应；反应结束后将溶液冷却、过滤，将产物分别用水和乙醇进行清洗、干燥后用乙醇重结晶，得到N，N' -二对甲苯磺酰基乙二胺晶体。
4.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述油浴加热反应的时间为70h IOOh0
5.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述硫酸的体积与4，7，13，16-四对甲苯磺酰基-1，10-二氧-4，7，13，16-四氮-18-冠-6的质量比为lmL/g 6mL/g。
6.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述N，N'-二对甲苯磺酰基乙二胺和K2CO3的质量比为1 2. 5;所述N，N，-二甲基甲酰胺的体积与N，N' -二对甲苯磺酰基乙二胺的质量比为lmL/g 2mL/g。
7.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述2，2'-二氯二乙醚的体积与N， N' - 二对甲苯磺酰基乙二胺的质量比为0. 2mL/g 0. 6mL/g。
8.根据权利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述停止反应将溶液在4°C 5°C以下冷却的时间为20h Mh。
9.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述NaOH溶液中NaOH的浓度为 0. 03g/mL 0. 15g/mL，所述乙二胺的体积与NaOH的质量比优选为0. 5mL/g 2mL/g。
10.根据权利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述对甲苯磺酰氯的质量与乙二胺的体积比为2g/mL 10g/mL，所述无水乙醇与乙二胺的体积比为1. 5 6。
全文摘要
本发明提供了一种四氮杂冠醚的合成方法，包括以下步骤向4，7，13，16-四对甲苯磺酰基-1，10-二氧-4，7，13，16-四氮-18-冠-6中加入浓硫酸，80℃～120℃油浴加热反应；反应结束后将溶液冷却，用NaOH溶液将pH调至12以上，过滤，用三氯甲烷萃取，然后干燥，蒸发滤液得白色固体，再用正庚烷重结晶，得1，10-二氧-4，7，13，16-四氮-18-冠-6晶体。本发明提供的四氮杂冠醚的合成方法简易，成本低，产率高，合成的四氮杂冠醚纯度高，利用该四氮杂冠醚进而可合成羧酸取代氮杂冠醚衍生物，为制备有机-无机复合材料并实现大规模生产提供了重要保障。
文档编号C07D273/00GK102212042SQ201110096659
公开日2011年10月12日 申请日期2011年4月18日 优先权日2011年4月18日
发明者孙亚红, 朱文祥, 楚楠凯, 王娟, 许妙琼, 马淑兰 申请人:北京师大科技园科技发展有限责任公司, 北京师范大学