光学纯的双螺旋寡聚四苯并环辛四烯类物质的合成方法与流程

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光学纯的双螺旋寡聚四苯并环辛四烯类物质的合成方法与制造工艺

本发明涉及四苯并环辛四烯类物质的合成,特别是涉及一种光学纯的双螺旋寡聚四苯并环辛四烯类物质的合成方法。



背景技术:

四苯并环辛四烯及其衍生物具有独特的非平面芳香结构,因此具有特殊的物理和化学性质。近年来化学家们对四苯并环辛四烯衍生物性质进行了广泛的研究,并初步探索了在分子器件设计、液晶材料,分子识别与自组装以及不对称催化等方面应用的可行性。四苯并环辛四烯的结构式如下所示:

四苯并环辛四烯并非共轭的平面分子,而是一个在空间上呈现“马鞍形”的立体分子。由于四苯并环辛四烯具有独特的“马鞍形”立体结构,目前,对四苯并环辛四烯衍生物应用于分子器件领域的研究、其生物液晶性质的研究、超分子化学领域的研究、作为不对称催化剂的研究与应用等已经成为热点。

目前,四苯并环辛四烯及其衍生物的合成方法主要包括:以四苯并环辛四烯为前体,直接在其苯环上进行芳香亲电取代反应引入取代基团;通过使2,2’-二卤代联苯化合物先进行锂卤交换反应,生成2,2’-双锂化联苯中间体,然后在氧化性的过渡金属盐类作氧化剂,发生分子间的氧化偶联反应生成四苯并环辛四烯等。但现有的方法存在产率较低、偶联产物多且为难以分离的混合物等缺点。

为了研究四苯并环辛四烯及其衍生物所具有的特殊性质和其具有的潜在应用前景,需要开发出四苯并环辛四烯衍生物的高效合成的方法。



技术实现要素:

为了弥补上述现有技术的不足,本发明提出一种光学纯的双螺旋寡聚四苯并环辛四烯类物质的合成方法。

本发明的技术问题通过以下的技术方案予以解决:

一种光学纯的双螺旋寡聚四苯并环辛四烯类物质的合成方法,包括如下步骤:

(1)由二碘二甲氧基联苯(51)和2,2’,6,6’-四溴代联苯(97)两者发生交叉氧化偶联得到1,16-二溴-8,9-二甲氧基四苯并环辛四烯(96):

(2)使用樟脑磺酰氯作为拆分试剂,对得到的1,16-二溴-8,9-二甲氧基四苯并环辛四烯(96)进行拆分,得到了带有手性辅基的一对非对应异构体(S,S)-115a和(R,R)-115a,然后分别将(S,S)-115a和脱去樟脑磺酰基后,使用硫酸二甲酯将其甲基化,分别得到光学纯的(S,S)-96和(R,R)-96,反应过程如下:

(3)以步骤(1)中得到的1,16-二溴-8,9-二甲氧基四苯并环辛四烯(96)为原料,使用THF为溶剂、6eq的n-BuLi作锂化试剂,CuCl2作氧化剂,在-78℃下进行氧化偶联反应,经纯化得到含6个苯环的中间体(116),反应过程如下:

(4)使用樟脑磺酰氯作为拆分试剂,对步骤(3)中得到的中间体(116)进行拆分,分别得到(M)-116和(P)-116,反应过程如下:

(5)以步骤(2)中得到的光学纯的(S,S)-96与步骤(4)中得到的(M)-116为原料,反应得到具有8个苯环的目标产物(M)-117、具有10个苯环的目标产物(M)-149和具有12个苯环的目标产物(M)-150,反应过程如下:

和/或:以步骤(2)中得到的光学纯的(R,R)-96与步骤(4)中得到的(P)-116为原料,反应得到具有8个苯环的目标产物(P)-117、具有10个苯环的目标产物(P)-149和具有12个苯环的目标产物(P)-150,反应过程如下:

本发明与现有技术对比的有益效果是:本发明设计合成了具有四苯并环辛四烯骨架单元的一系列具有双螺旋结构、光学纯的寡聚四苯并环辛四烯化合物,如果在寡聚四苯并环辛四烯引入不同的官能团,有望在不对称催化、超分子化学以及液晶材料化学等方面得到应用。

附图说明

图1是本发明实施例二中合成的(M)-152a的构型示意图;

图2是本发明的实施例中合成的目标化合物145、117、149和150的CD光谱图。

具体实施方式

下面对照附图并结合优选的实施方式对本发明作进一步说明。

在以下实施例中:所有原料及溶剂除注明外,均按标准方法处理纯化。乙醚(Et2O)、四氢呋喃(THF)和甲苯经钠丝和二苯甲酮干燥并从其中回流蒸出;二氯甲烷经氢化钙干燥并从其中回流蒸出;二甲亚砜(DMSO)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)经氢化钙干燥并从其中减压蒸出。

无水无氧操作以氩气作为保护气,玻璃仪器经火焰干燥。反应通过TLC跟 踪监测。反应后处理纯化中所用柱层析硅胶为硅胶H(中国山东烟台芝罘黄务硅胶开发试验厂)。

熔点仪为上海申光SGW XT-4显微熔点仪,未经校正。旋光值在Rudolph Autopol I上测定。1H NMR谱由Bruker AM 300(300MHz)、Varian Mercury 300(300MHz)或Varian Mercury 400(400MHz)核磁共振仪测定。13C NMR在Bruker DPX-400(100MHz)、Varian Mercury300(75MHz)或Varian Mercury 400(100MHz)上于室温测定。红外分析、质谱分析、元素分析和HPLC均由上海有机化学研究所分析测试中心完成:IR(Infrared resonance spectra)以KBr压片在Bio-Rad FTS-185上测定,单位为cm-1;低分辨质谱(EI)在HP HP5989A或Aglient HP5873上测定;高分辨质谱(EI)在Waters Micromass GCT质谱仪上测定;高分辨质谱(ESI)在Bruker Daltonics FTMS-7上测定;(MADLI)在IonSpec 4.7Tesla FTMS质谱仪上测定;元素分析在Elemantar Vario EL元素分析仪上完成。样品单晶X-ray衍射分析的数据收集在Brucker SMART APEX CCD(上海有机化学研究所)衍射仪在石墨单色Mo-Kα射线()下于293±1K完成。

以下通过具体的实施例对本发明进行详细阐述。

实施例一:目标化合物117、149和150的合成

(1)由二碘二甲氧基联苯(51)和2,2’,6,6’-四溴代联苯(97)两者发生交叉氧化偶联得到1,16-二溴-8,9-二甲氧基四苯并环辛四烯(96):

具体来说,二碘二甲氧基联苯(51)的合成如下:

在2000mL三颈瓶中,装好机械搅拌装置,然后分别2-氨基-3-硝基苯酚103(38.5g,0.25mol),350mL DMSO,250mL水和浓H2SO480mL,得一深红棕 色溶液。冰盐浴冷至-5℃,机械搅拌下滴加NaNO2溶液(34.7g,0.50mol,水100mL),保持内温低于5℃。滴加完毕后继续搅拌半小时,然后滴加碘化钾(100g,0.60mol,水150mL),继续搅拌半小时,保持内温低于5℃。升温至50℃,搅拌2小时,冷至室温,用Et2O(150mL×3)提取,Na2SO4干燥过夜。过滤,蒸去溶剂得黄色晶体。快速柱层析(硅胶H,200g,CH2Cl2:正己烷=1:4)给出化合物99(2-碘-3-硝基苯酚)(59.2g,93%)。熔点为122-123℃。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ7.44(dd,J=1.7,8.0Hz,1H),7.37(t,J=8.0Hz,1H),7.23(dd,J=1.7,8.0Hz,1H),6.01(s,1H);MS(EI):m/z(relative intensity)265(M+,100),218(10),92(40)。

将化合物99(1.00g,3.77mmol),NaOH(0.49g),Et4NBr(180mg)溶于水(25mL)中,加入CH2Cl2(25mL),Me2SO4(1.2mL,12.7mmol),室温下搅拌,待红色完全褪去(约6小时),停止搅拌,分液,水层用CH2Cl2(25mL×3)萃取;合并有机层,先后用2N NH3水溶液(20mL×2)、2M NaOH水溶液(20mL×2)和饱和NaCl水溶液(20mL×2)洗涤,Na2SO4干燥。快速柱层析(硅胶H,20g,CH2Cl2:正己烷=1:6)得黄色晶体100(2-碘-3-硝基苯甲醚)(1.05g,收率100%),熔点为103-104℃。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ7.43(t,J=8.1Hz,1H),7.30(dd,J=1.3,8.1Hz,1H),6.99(dd,J=1.3,8.1Hz,1H),3.96(s,3H);MS(EI):m/z 279(M+,100),218(32),203(27)。

将化合物100(2.2g,7.9mmol)溶于DMF(10mL)中,加入活化铜粉(5.8g),加热至回流,保持3小时,TLC显示原料已大部分反应。趁热过滤,母液冷却至-10℃,有大量结晶析出。过滤,得黄色晶体101(2,2’-二甲氧基-6,6’-二 硝基联苯)(0.99g,收率82%)。熔点为232-233℃。1H NMR(300MHz,CD3COCD3):δ7.75(dd,J=1.1,8.3Hz,2H),7.65(t,J=8.3Hz,2H),6.99(dd,J=1.1,8.3Hz,2H),3.76(s,6H);MS(EI):m/z 304(M+,53),258(100),243(20)。

在甲醇(50mL)中,依次加入化合物101(9.88g,32.5mmol),FeCl3(350mg,2.1mmol),活性碳(2g),加热回流10分钟。然后慢慢滴加N2H4(12mL,85%质量百分比,318mmol)水溶液,大量冒泡。2小时后黄色不溶物全部消失,TLC显示原料消失。继续回流1小时后停止反应,趁热过滤,不溶物用热甲醇洗涤三次(20mL×3),所得无色滤液得浅色固体8.35g,甲醇重结晶后得白色结晶102(2,2’-二甲氧基-6,6’-二氨基联苯)(6.71g,收率85%),熔点为91.5-92.5℃。1H NMR(300MHz,CD3COCD3):δ7.30(t,J=8.1Hz,2H),6.70(d,J=8.1Hz,2H),6.99(d,J=8.1Hz,2H),3.80(s,6H);1H NMR(300MHz,CDCl3):δ7.14(dd,J=8.1,8.3Hz,2H),6.46(d,J=8.1Hz,2H),6.43(d,J=8.3Hz,2H),3.70(s,6H),3.11(s,4H);MS(EI):m/z 244(M+,100),213(54),198(48)。

将浓盐酸(42mL)和水(55mL)加入到500mL三颈瓶中,再加入化合物102(10.0g,41.0mmol),冰盐浴冷至-5℃,机械搅拌下滴加NaNO2溶液(6.2g,89.9mmol,水5mL),保持内温低于5℃。滴加完毕后继续搅拌30min,然后滴加碘化钾(28g,169mmol),继续搅拌30min,保持内温低于5℃。升温至80℃,搅拌2h,冷至室温,用CH2Cl2(50mL×4)提取,提取液用饱和NaHSO3溶液洗涤两次(30mL×2),Na2SO4干燥。快速柱层析(硅胶H,100g,CH2Cl2:正己烷=1:2)得白色晶体51(2,2’-二甲氧基-6,6’-二碘联苯)(11.8g,收率62%), 熔点为187.5-188℃。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ7.55(dd,J=1.2,7.8Hz,2H),7.10(t,J=8.7Hz,2H),6.96(d,J=8.7Hz,2H),3.74(s,6H)。MS(EI):m/z 466(M+,100),339(33),324(51)。

2,2’,6,6’-四溴代联苯(97)的合成如下:

500mL三颈瓶烘烤、抽换氩气三次后,氩气保护下加入THF 150mL,干冰-丙酮浴冷却至-78℃,依次加入i-Pr2NH(10mL,71mmol),nBuLi(2.5M inhexane,27mL,67mmol),搅拌30min。然后慢慢加入107(8.0mL,67mmol),搅拌2h。再慢慢加入I2的THF溶液(17g,67mmol,THF 30mL),加完后自然升至室温。蒸去大部分溶剂,加入乙醚150mL,依次用Na2S2O3溶液(50mL)、饱和NaCl溶液(3×100mL)洗涤,Na2SO4干燥。减压除去溶剂,所得固体用乙醇(50mL)重结晶,得白色片状固体108(1,3-二溴-2-碘苯)(20.3g,收率85%),熔点为99-100℃。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ7.56(d,J=7.8Hz,2H),7.07(t,J=7.8Hz,1H);MS(EI):m/z361(M+2+,9)。

250mL Schlenk瓶烘烤、抽换氩气三次后,氩气保护下依次加入化合物108(10.5g,29mmol),无水乙醚(60mL),干冰-丙酮浴冷却至-78℃,搅拌15min。然后慢慢加入nBuLi(2.5M in hexane,11.6mL,29mmol),然后加入CuBr2(6.76g,30.2mmol),搅拌45min,加入PhNO2(3.1mL,30mmol),-78℃下搅拌6h。慢慢升至室温,搅拌过夜。次日,加入12%氨水(40mL),搅拌30min;分液,水相用CH2Cl2(3×30mL)萃取,合并有机层,饱和NaCl溶液(3×50mL)洗涤,Na2SO4干燥。旋去大部分溶剂,过滤得白色晶体55(2,2',6,6'-四溴联苯)(3.91g,收率60%),熔点为214-215℃。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ7.67(d, J=8.1Hz,4H),7.17(t,J=8.1Hz,2H);MS(EI):m/z 468(M+,62),150(100),470(M+2+,93)。

1,16-二溴-8,9-二甲氧基四苯并环辛四烯(96)的合成具体如下:

100mL Schlenk瓶烘烤、抽换氩气三次后,氩气保护下依次加入化合物51(233mg,0.50mmol),化合物97(705mg,1.5mmol),无水乙醚(60mL),干冰-丙酮浴冷却至-78℃,搅拌15min。然后慢慢加入n-BuLi(2.5M in hexane,2.6mL,6.5mmol),-78℃搅拌2h,然后加入无水CuCl2(1.2g,8.9mmol)和硝基苯10mL,-78℃下搅拌4小时。慢慢升至室温,搅拌过夜。次日,加入12%氨水(20mL),搅拌30min;分液,水相用CH2Cl2(3×30mL)萃取,合并有机层,饱和NaCl溶液(3×50mL)洗涤,Na2SO4干燥。快速柱层析(硅胶H,50g,CH2Cl2:正己烷=1:2)得淡黄色固体,用CH2Cl2-正己烷重结晶,得白色固体96(1,16-二溴-8,9-二甲氧基四苯并环辛四烯)(35mg,收率13%),熔点为319-320℃。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ7.45(d,J=7.5Hz,2H),7.25(t,J=7.8Hz,2H),7.20(d,J=7.8Hz,2H),7.11(t,J=7.8Hz,2H),6.94(d,J=7.5Hz,2H),6.81(d,J=8.4Hz,2H),3.65(s,6H);13C-NMR(75MHz,CDCl3):δ156.6,143.2,142.4139.9,130.9,128.7,128.3,126.8,125.4,123.5,119.9,110.4,56.0;IR:max(cm-1)2955,2834,1574,1429,1254,1106,1035,879,786,738;MS(EI):m/z 520(M+,50),522(M+2+,100),524(M+4+,49);HR-MS(EI,M+):Calc.for C26H18O2Br2+519.9674,Found 519.9666;E.A.:Anal.calc.for C44H42O8S2Br2:C,59.80;H,3.47.Found:C,59.99;H,3.51。

(2)使用樟脑磺酰氯作为拆分试剂,对得到的1,16-二溴-8,9-二甲氧基四苯并环辛四烯96进行拆分,得到了带有手性辅基的一对非对应异构体(S,S)-115a和 (R,R)-115a,然后分别将(S,S)-115a和脱去樟脑磺酰基后,使用硫酸二甲酯将其甲基化,分别得到光学纯的(S,S)-96和(R,R)-96,反应过程具体如下:

100mL烧瓶烘烤干燥、氩气保护下,将化合物96(190mg,0.36mmol)溶解于无水CH2Cl2(50mL),冰水浴冷却至0℃;向该溶液中缓慢滴加1M BBr3的CH2Cl2溶液(3mL,3mmol);滴加完毕,升至室温反应12h,TLC检测反应完全。加入水10mL,分液,水层用CH2Cl2(3×15mL)萃取,合并有机层,用饱和NaCl溶液(3×30mL)洗至中性,Na2SO4干燥。快速柱层析(硅胶H,30g,EtOAc:CH2Cl2:正己烷=1:1:2)得白色固体114(1,16-二溴-8,9-二羟基四苯并环辛四烯)(180mg,收率100%),熔点为269-270℃。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ7.48(d,J=7.5Hz,2H),7.27(t,J=8.0Hz,2H),7.20(dd,J=7.2,0.6Hz,2H),7.14(t,J=7.5Hz,2H),6.99(d,J=7.8Hz,2H),6.88(d,J=8.1Hz,2H),4.82(br,2H);13C-NMR(100MHz,CD3COCD3):δ155.3,145.0,144.0141.0131.8,130.0,129.2,127.9,124.2,124.0,119.3,115.6;IR:max(cm-1)3555,3333,1573,1432,1278,1199,919,788,740,729;MS(EI):m/z492(M+,49),494(M+2+,100),496(M+4+,48);HR-MS(EI,M+):Calc.for C24H14O2Br2+491.9361,Found 491.9363。

50mL烧瓶烘烤干燥、氩气保护下,依次加入化合物114(98.8mg,0.20mmol),R*Cl(250.7mg,1.0mmol),无水CH2Cl2(10mL)溶解,冰水浴冷却下,滴加Et3N(0.30mL,2.0mmol),加完后升至室温搅拌7h至TLC检测反应完成;加入2M稀盐酸(10mL),分液,水层用用CH2Cl2(3×10mL)萃取,合 并有机层,用饱和NaHCO3(20mL),饱和NaCl溶液(3×20mL)洗至中性,Na2SO4干燥。快速柱层析(硅胶H,30g,EtOAc:正己烷=1:4)可得到一对非对映异构体(S,S)-115a和(R,R)-115a。

首先出来的是(S,S)-115a(69mg,收率37%),熔点为239-242℃;旋光[α]20D:-10.4(CH2Cl2,c=0.48)。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ7.50(d,J=8.1,2H),7.40-7.29(m,8H),7.18(t,J=7.8,4H),3.14(d,J=15.0Hz,2H),2.98(d,J=15.0Hz,2H),2.41-2.29(m,2H),2.11-1.98(m,6H),1.93(d,J=18.6Hz,2H),1.55-1.49(m,2H),1.45-1.36(m,2H),1.05(s,6H),0.81(s,6H);13C-NMR(75MHz,CDCl3):δ213.8,146.0,144.3,141.2,139.5,132.0,129.7,129.2,128.3,128.0,126.5,123.6,121.2,57.8,48.7,48.0,42.6,42.4,26.8,24.8,19.7,19.5;IR:max(cm-1)2959,1748,1433,1373,1174,1164,925,802,748;MS(MALDI):m/z 943(M+Na+,46),945(M+Na+2+,100),947(M+Na+4+,72);HR-MS(M+Na+):Calc.for C44H42O8S2Br2Na+943.0580,Found 943.0606。

接着出来的是(R,R)-115a(75mg,收率41%),熔点为215-216℃;旋光[α]20D:+52.8(CH2Cl2,c=0.50)。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ7.51-7.48(m,2H),7.42-7.32(m,4H),7.31-7.28(m,2H),7.20-7.11(m,4H),3.53(d,J=14.7Hz,2H),2.79(d,J=15.3Hz,2H),2.40-2.31(m,2H),2.19-1.88(m,8H),1.62-1.53(m,2H),1.44-1.35(m,2H),0.96(s,6H),0.78(s,6H);13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ213.4,145.8,144.2,141.1,139.5,131.8,129.6,129.0,128.0,127.8,126.0,123.5,120.7,57.7,48.9,47.7,42.6,42.2,26.7,24.6,19.6,19.4;IR:max(cm-1)2958,1748,1434,1359,1172,1161,929,821,800,786,745;MS(MALDI):m/z 943(M+Na+,46),945(M+Na+2+,100),947(M+Na+4+,72);HR-MS(MALDI,M+Na+):Calc.for C44H42O8S2Br2Na+943.0580,Found 943.0607;E.A.:Anal.calc.for C44H42O8S2Br2:C,57.27;H,4.59.Found:C,57.36;H,4.53。

合成(S,S)-114(即(S,S)-1,16-dibromo-8,9-dihydroxytetraphenylene):

50mL圆底烧瓶中,依次加入(S,S)-115a(0.83g,0.90mmol),甲醇(10mL),KOH水溶液(1M,10mL,10mmol),加热至60℃搅拌6h直到体系变为黄色澄清液,TLC检测显示反应完全;减压除去大部分甲醇,加入4M HCl酸化,水层用CH2Cl2(3×50mL)萃取,合并有机层,用饱和NaCl溶液(3×100mL)洗至中性,Na2SO4干燥。快速柱层析(硅胶H,30g,EtOAc:CH2Cl2:正己烷=1:1:3)得白色固体(S,S)-114(433mg,收率98%),只测量了旋光[α]20D:42.0(CH2Cl2,c=0.50)。

合成(R,R)-114(即(R,R)-1,16-dibromo-8,9-dihydroxytetraphenylene):

由(R,R)-115a通过相同步骤得到(R,R)-114,产率97%,旋光[α]20D:+49.5(CH2Cl2,c=0.44)。

合成(S,S)-96(即(S,S)-1,16-dibromo-8,9-dimethoxytetraphenylene):

50mL圆底烧瓶中,依次加入(S,S)-114(395mg,0.80mmol),KOH(1.12g,20mmol),冰水浴冷却,慢慢加入Me2SO4(1.9mL,20mmol),升至室温,搅拌12h至TLC显示产物不再增加;加入NH3(25%,5mL)搅拌2h,分液,有机层用水(5×10mL),饱和NaCl溶液(10mL)洗涤至中性,Na2SO4干燥。快速柱层析(硅胶H,30g,CH2Cl2:正己烷=1:2)得白色固体(S,S)-96(360mg,86%);旋光[α]20D:-74.9(CH2Cl2,c=0.49)。其余数值同消旋体。

合成(R,R)-96(即(R,R)-1,16-dibromo-8,9-dimethoxytetraphenylene):

由(R,R)-114通过相同步骤得到(R,R)-96,产率87%,只测量了旋光[α]20D:(CH2Cl2,c=0.49)。

(3)以步骤(1)中得到的1,16-二溴-8,9-二甲氧基四苯并环辛四烯96为原料,使用THF为溶剂、6eq的n-BuLi作锂化试剂,CuCl2作氧化剂,在-78℃下进行氧化偶联反应,经纯化得到含6个苯环的中间体116,反应过程具体如下:

100mL Schlenk瓶烘烤、抽换氩气三次后,氩气保护下依次加入化合物(R,R)-96(522mg,1.0mmol),化合物97(705mg,1.5mmol),THF(50mL), 干冰-丙酮浴冷却至-78℃,搅拌15min。然后加入n-BuLi(2.5M in hexane,3.0mL,7.5mmol),-78℃搅拌4h,然后加入无水CuCl2(1.5g,11mmol),-78℃下搅拌4小时。慢慢升至室温,搅拌过夜。次日,加入12%氨水(20mL),搅拌30min;分液,水相用CH2Cl2(3×30mL)萃取,合并有机层,饱和NaCl溶液(3×50mL)洗涤,Na2SO4干燥。快速柱层析(硅胶H,50g,乙酸乙酯:CH2Cl2:正己烷=1:1:10),CH2Cl2-正己烷重结晶得淡黄色固体(P)-116(22mg,收率7%),不纯。

(4)使用樟脑磺酰氯作为拆分试剂,对步骤(3)中得到的中间体116进行拆分,分别得到(M)-116和(P)-116,反应过程具体如下:

50mL烧瓶烘烤干燥、氩气保护下,依次加入化合物116(205mg,0.30mmol),无水CH2Cl2(25mL),冰水浴冷却至0℃;向该溶液中缓慢滴加BBr3的CH2Cl2溶液(2M,2.0mL,4.0mmol);滴加完毕,升至室温反应12h,TLC检测反应完全。加入水10mL,分液,水层用乙酸乙酯(3×15mL)萃取,合并有机层,用饱和NaCl溶液(3×30mL)洗至中性,Na2SO4干燥。快速柱层析(硅胶H,50g,乙酸乙酯:CH2Cl2:正己烷=1:1:2)得白色固体153(194mg,收率100%)。

1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.46(dd,J=8.2,1.0Hz,2H),7.20(dd,J=8.4,7.6Hz,2H)7.13-7.06(m,,6H),6.97(dd,J=7.4,1.8Hz,2H),6.93(dd,J=7.6,1.2Hz,2H),6.87(dd,J=8.2,1.0Hz,2H),6.59(dd,J=7.4,1.0Hz,2H),4.83(br,2H);13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ152.1,144.9,143.5,140.4,140.3,140.2,137.8,131.3,129.9,129.0,127.4,127.2,126.5,126.4,123.5,120.9,120,4,114.8;IR:max(cm-1)3544,3309,2953,1571,1431,1403,1384,1287,1287,1159,1060,787,739;MS(MALDI):m/z644.0(M+2+,100);HR-MS(M+H+):Calc.forC36H20O2Br2+641.9825,Found 641.9820。

(M)-154a和(P)-154a的合成如下:

100mL烧瓶烘烤干燥、氩气保护下,依次加入化合物153(194mg,0.30mmol),R*Cl(500mg,2.0mmol),无水CH2Cl2(50mL),冰水浴冷却下,滴加Et3N(0.50mL,4.0mmol),加完后升至室温搅拌过夜,至TLC检测反应完成,减压蒸去溶剂。快速柱层析(硅胶H,100g,乙酸乙酯:CH2Cl2:正己烷=1:3:8)可得到一对非对映异构体(M)-154a和(P)-154a。

首先出来的是(M)-154a(158mg,49%);旋光[α]20D:-174.8(CH2Cl2,c=0.50)。

1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.46(dd,J=6.8,2.0Hz,2H),7.32-7.29(m,4H),7.17-7.08(m,8H),6.95-6.92(m,4H),3.21(d,J=15.2Hz,2H),3.00(d,J=14.8Hz,2H),2.39-2.32(m,4H),2.08(t,J=4.4Hz,2H),2.06-1.97(m,2H),1.92(d,J=18.4Hz,4H),1.56-1.50(m,2H),1.43-1.36(m,2H),1.06(s,6H),0.81(s,6H);13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ213.8,145.9,145.1,143.4,140.1,139.9,139.0,137.5,131.2,129.3,128.9,128.5,128.2,127.3,126.8,126.6,126.4,123.3,120.7,57.9,48.8,48.0,42.7,42.4,26.9,24.9,19.7,19.6;IR:max(cm-1)3423.1,2959.4,1748.0,1558.8,1374.0,1172.2,1163.4,1053.4,934.1,832.9,790.1,753.5;MS(MALDI):m/z1095(M+Na+,100);HR-MS(M+Na+):Calc.for C56H48O8S2Br2Na+1093.1050,Found 1093.1051。

接着出来的是(P)-154a(152mg,47%);旋光[α]20D:+210.6(CH2Cl2,c=0.49)。

1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.46(dd,J=8.0,1.2Hz,2H),7.39(dd,J=8.4,1.2Hz,2H),7.30(t,J=7.8Hz,4H),7.13-7.07(m,6H),6.96(dd,J=6.6,2.2Hz,2H),6.91(td,J=7.6,1.2Hz,2H),3.56(d,J=14.8Hz,2H),2.84(d,J=15.2Hz,2H),2.35(dt,J=18.6,3.9Hz,2H),2.19-2.11(m,2H),2.07(t,J=4.4Hz,2H),2.01-1.93(m,2H),1.90(d,J=18.4Hz,2H)1.62-1.55(m,2H),1.42-1.35(m,2H),0.94(s,6H),0.78(s, 6H);13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ213.6,145.8,145.1,143.3,140.1,140.1,139.1,137.5,131.2,129.3,128.9,128.3,128.1,127.3,126.7,126.4,126.2,123.3,120.2,57.8,49.0,47.9,42.8,42.4,26.8,24.7,19.7,19.6;IR:max(cm-1)3447,2960,1749,1431,1363,1163,1054,934,832,790,753;MS(MALDI):m/z1095(M+Na+,100);HR-MS(M+Na+):Calc.for C56H48O8S2Br2Na+1093.1050,Found 1093.1046。

(M)-153和(P)-153的合成如下:

(M)-153的合成:

100mL圆底烧瓶中,依次加入(M)-154a(0.50g,0.46mmol),甲醇(60mL),LiOH(0.24g,10mmol),加热至60℃搅拌18h直到体系变为黄色澄清液,TLC检测显示反应完全;减压除去大部分甲醇,加入4M HCl酸化,水层用乙酸乙酯(3×30mL)萃取,合并有机层,用饱和NaCl溶液(3×70mL)洗至中性,Na2SO4干燥。快速柱层析(硅胶H,50g,乙酸乙酯:CH2Cl2:正己烷=1:1:2)得白色固体(M)-153(0.22g,74%),只测量了旋光[α]20D:-257.4(CH2Cl2,c=0.50)。

(P)-153的合成:

由(P)-155b通过与合成(M)-153相同的步骤得到(P)-153,产率71%,旋光[α]20D:+265.6(CH2Cl2,c=0.50)。

(M)-116和(P)-116的合成如下:

(M)-116的合成:

250mL圆底烧瓶中,依次加入(M)-153(0.22g,0.34mmol),KOH(0.56g,10mmol),冰水浴冷却,慢慢加入Me2SO4(1.0mL,10mmol),升至室温,搅拌12h至TLC显示产物不再增加;加入NH3(25%,5mL)搅拌2h,分液,有机层用水(5×10mL),饱和NaCl溶液(10mL)洗涤至中性,Na2SO4干燥。快速柱层析(硅胶H,30g,乙酸乙酯:CH2Cl2:正己烷=1:1:12)得白色固体(M)-116(0.21g,92%);只测量了旋光[α]20D:-284.4(CH2Cl2,c=0.10)。

(P)-116的合成:由(P)-153通过与合成(P)-116相同的步骤得到(P)-116,产率94%,只测量了旋光[α]20D:+289.1(CH2Cl2,c=0.10)。

(5)以步骤(2)中得到的光学纯的(S,S)-96与步骤(4)中得到的(M)-116为原料,反应得到具有8个苯环的目标产物(M)-117、具有10个苯环的目标产物(M)-149和具有12个苯环的目标产物(M)-150,反应过程具体如下:

25mL Schlenk瓶烘烤、抽换氩气三次后,氩气保护下依次加入化合物(S,S)-96(104mg,0.20mmol),(M)-116(135mg,0.20mmol),经LiAH4处理的绝对无水THF(7.5mL),冷却至-80℃,搅拌15min。然后加入n-BuLi(2.4M in hexane,0.40mL,1.0mmol),-78℃搅拌4h,然后加入无水CuCl2(0.21g,1.5mmol),-80℃下搅拌4h。慢慢升至室温,搅拌过夜。次日,加入12%氨水(20mL),搅拌30min;分液,水相用CH2Cl2(3×30mL)萃取,合并有机层,饱和NaCl溶液(3×50mL)洗涤,Na2SO4干燥。快速柱层析(先使用硅胶H,50g,乙酸乙酯:CH2Cl2:正己烷=1:1:12~1:1:8,所得粗产物再使用硅胶H,50g,CH2Cl2:正己烷=2:3)。

首先得到白色固体(M)-117(4.1mg,收率5%)。旋光[α]20D:-483.4(CH2Cl2,c=0.10),其他数据同前。

然后得到白色固体(M)-149(10mg,收率6%)。旋光[α]20D:-690.6(CH2Cl2,c=0.10)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.18(t,J=7.8Hz,4H),7.06-6.97(m,10H),6.80(d,J=8.0Hz,4H),6.73(d,J=8.0Hz,8H),6.63(d,J=7.6Hz,4H),3.67(s,12H);13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ156.5,143.6,141.0,140.8,140.6,138.8,138.5,128.0,126.6,126.5,126.5,126.3,126.2,126.1,120.5,110.1,56.1;IR:max(cm-1)3440,2932,1575,1456,1430,1255,1045,792,736;MS(MALDI):m/z875(M+H+,82),897(M+Na+,100)。HR-MS(M+):Calc.for C64H43O4+875.3156,Found875.3155。

最后得到白色固体(M)-150(10mg,收率9%)。旋光[α]20D:-978.0(CH2Cl2,c=0.10)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.19(t,J=7.8Hz,4H),7.06-6.98(m,12H),6.82-6。72(m,16H),6.63(d,J=7.6Hz,4H),3.67(s,12H);13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ156.5,143.6,141.0,140.9,140.7,140.5,138.8,138.6,128.0,126.6,126.5,126.5,126.2,126.2,126.1,126.1,120.5,110.0,56.1;IR:max(cm-1)2956,2925,2853,1734,1575,1458,1430,1256,1076,1046,739,699;MS(MALDI):m/z1025(M+H+,23),1047(M+Na+,100);HR-MS(M+):Calc.for C76H49O4+1025.3625,Found1025.3642。

以步骤(2)中得到的光学纯的(R,R)-96与步骤(4)中得到的(P)-116为原料,反应得到具有8个苯环的目标产物(P)-117、具有10个苯环的目标产物(P)-149和具有12个苯环的目标产物(P)-150,反应过程如下:

25mL Schlenk瓶烘烤、抽换氩气三次后,氩气保护下依次加入化合物(R,R)-96(104mg,0.20mmol),(P)-116(135mg,0.20mmol),经LiAH4处理的绝对无水THF(7.5mL),冷却至-80℃,搅拌15min。然后加入t-BuLi(1.6Min pentane,1.1mL,1.8mmol),-78℃搅拌4h,然后加入无水CuCl2(0.26g,1.9mmol),-80℃下搅拌4h。慢慢升至室温,搅拌过夜。次日,加入12%氨水(20mL),搅拌30min;分液,水相用CH2Cl2(3×30mL)萃取,合并有机层,饱和NaCl溶液(3×50mL)洗涤,Na2SO4干燥。快速柱层析(先使用硅胶H,50g,乙酸乙酯:CH2Cl2:正己烷=1:1:12~1:1:10,所得粗产物再使用硅胶H,50g, CH2Cl2:正己烷=2:3)。

首先得到白色固体(P)-117(9.0mg,收率12%)。旋光[α]20D:+527.7(CH2Cl2,c=0.10)。

然后得到白色固体(P)-149(15mg,收率9%)。旋光[α]20D:+762.0(CH2Cl2,c=0.10)。

最后得到白色固体(P)-150(13mg,收率9%)。旋光[α]20D:+913.0(CH2Cl2,c=0.10)。

实施例二:目标产物145的合成

(1’)二碘二甲氧基联苯51经n-BuLi反应得相应的锂化物,加入B(OMe)3反应得芳基硼酸128,然后将芳基硼酸128与四甲基乙二醇反应脱水生成硼酸酯129,反应过程具体如下:

100mL Schlenk瓶烘烤、抽换氩气三次后,氩气保护下依次加入化合物51(466mg,1.0mmol),THF(40mL),干冰-丙酮浴冷却至-78℃,搅拌15min。然后加入n-BuLi(2.5M in hexane,1.0mL,2.5mmol),-78℃搅拌2h,然后加入1M B(OMe)3的THF溶液(5.0mL,5.0mmol),-78℃下搅拌2h。慢慢升至室温,搅拌过夜。次日,加入2M HCl(20mL),搅拌30min;分液,水相用乙酸乙酯(3×30mL)萃取,合并有机层,饱和NaCl溶液(3×50mL)洗涤,Na2SO4干燥,减压蒸去溶剂,加入pinacol(236mg,2.0mmol),甲苯(50mL),加热回流分水2h。减压蒸去溶剂,快速柱层析(硅胶H,50g,乙酸乙酯:CH2Cl2:正己烷=1:1:12)得白色固体129(2,2'-(6,6'-dimethoxybiphenyl-2,2'-diyl)bis(4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolane))(234mg,50%)。

1H NMR(300MHz,CDCl3):δ7.27(d,J=4.8Hz,4H),6.98(t,J=4.8Hz,2H), 3.71(s,6H),1.06(s,12H),0.99(s,12H);13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ157.4,134.6,127.3,126.1,113.2,82.8,56.3,24.7,24.3,(B-C无13C-NMR信号);IR:max(cm-1)2978,2932,2834,1597,1568,2472,1353,1307,1256,1152,1140,1053,965,854,739,677;MS(MALDI):m/z489(M+Na+,100);E.A.:Anal.calc.for C26H36O6B2:C,66.99;H,7.78.Found:C,66.65;H,7.73。

(2’)将实施例一的步骤(1)中得到的1,16-二溴-8,9-二甲氧基四苯并环辛四烯96和所述步骤(1’)中得到的硼酸酯(129)为原料,生成具有6个苯环的目标产物145,反应过程如下:

10mL带回流Schlenk瓶抽换氩气三次,氩气保护下依次加入化合物96(52.2mg,0.10mmol),化合物129(46.6mg,0.10mmol),Pd(dppf)Cl2(7.3mg,0.010mmol),1M K2CO3(aq)(0.6mL,0.6mmol)DME(4mL),液氮冷冻抽换氩气3次,80℃下反应12h。减压蒸去溶剂,快速柱层析(硅胶H,25g,CH2Cl2:正己烷=1:1)。得白色固体145(15.3mg,26%),化合物数据同前。

(3’)将目标产物145的甲氧基水解得四羟基化合物151,再使用樟脑磺酰氯作为拆分试剂对四羟基化合物151进行拆分,得到了带有手性辅基的一对非对应异构体(M)-152a和(P)-152a,将(M)-152a和(P)-152a分别脱去樟脑磺酰基后,使用硫酸二甲酯将其甲基化,得到光学纯的(M)-145和(P)-145,反应过程如下:

100mL烧瓶烘烤干燥、氩气保护下,将化合物145(170mg,0.30mmol)溶解于无水CH2Cl2(60mL),冰水浴冷却至0℃;向该溶液中缓慢滴加1M BBr3的CH2Cl2溶液(5mL,5mmol);滴加完毕,升至室温反应12h,TLC检测反 应完全。加入水10mL,分液,水层用乙酸乙酯(3×15mL)萃取,合并有机层,用饱和NaCl溶液(3×30mL)洗至中性,Na2SO4干燥。快速柱层析(硅胶H,30g,乙酸乙酯:CH2Cl2:正己烷=1:1:1)得白色固体151(138mg,收率89%)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.19(t,J=7.8Hz,4H),7.07(dd,J=8.0,6.8Hz,2H),6.97(d,J=7.6Hz,4H),6.86(dd,J=8.2,1.0Hz,4H),6.64(dd,J=7.4,1.0Hz,4H),4.89(br,4H);13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ151.9,144.8,140.2,137.9,129.7,127.0,126.9,120.9,120.3,114.6;IR:max(cm-1)3504,1571,1438,1293,1278,1196,1158,957,885,792,737;MS(MALDI):m/z 519.2(M+H+,100);HR-MS(M+H+):Calc.forC36H23O4+519.1591,Found 519.1596。

250mL烧瓶烘烤干燥、氩气保护下,依次加入化合物151(138mg,0.26mmol),R*Cl(760mg,3.0mmol),无水CH2Cl2(100mL),冰水浴冷却下,滴加Et3N(0.86mL,6.0mmol),加完后升至室温搅拌过夜,至TLC检测反应完成,减压蒸去溶剂。快速柱层析(硅胶H,100g,乙酸乙酯:CH2Cl2:正己烷=1:1:3)可得到一对非对映异构体(M)-152a和(P)-152a。

首先出来的是(M)-152a(149mg,收率40%),旋光[α]20D:-30.2(CH2Cl2,c=0.51)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.33-7.27(m,8H),7.14-7.11(m,6H),6.98(dd,J=6.8,2.0Hz,4H),3.24(d,J=14.8Hz,4H),3.10(d,J=14.8Hz,4H),2.38-2.32(m,8H),2.09-2.06(m,4H),2.05-1.97(m,4H),1.91(d,J=18.4Hz,4H),1.60-1.50(m,4H),1.43-1.36(m,4H),1.06(s,12H),0.81(s,12H);13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ213.7,145.8,145.2,138.7,137.4,129.2,128.8,128.2,127.1,126.6,120.6,57.9,48.8,47.9,42.7,42.4,26.9,24.9,19.7,19.6;IR:max(cm-1)3470,2960,1749,1569,1374,1164,957,897,836,797,749;MS(MALDI):m/z1397(M+Na+,100);HR-MS (M+Na+):Calc.for C76H78O16S4Na+1397.4065,Found 1397.4064。

培养了(M)-152a的单晶,通过XRD确认了其绝对构型,如图1所示。

接着出来的是(P)-152a(150mg,收率41%),旋光[α]20D:+191.8(CH2Cl2,c=0.49)。1H NMR(400MHz,CDCl3):δ7.39(dd,J=8.4,0.8Hz,4H),7.30(t,J=7.8Hz,4H),6.80(t,J=7.6Hz,2H),6.97(d,J=7.2Hz,4H),6.93(dd,J=7.6,0.8Hz,4H),3.57(d,J=14.8Hz,4H),2.86(d,J=14.8Hz,4H),2.35(dt,J=18.4,3.6Hz,4H),2.17-2.10(m,4H),2.08-2.05(m,4H),2.00-1.94(m,4H),1.90(d,J=18.4Hz,4H)1.63-1.56(m,4H),1.42-1.35(m,4H),0.94(s,12H),0.77(s,12H);13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ213.6,145.7,145.1,138.8,137.5,129.2,128.6,128.1,127.0,126.3,126.3,120.2,57.8,49.1,47.9,42.7,42.4,26.8,24.7,19.6,19.5;IR:max(cm-1)2959,1749,1569,1438,1363,1218,1160,957,896,835,796,750;MS(MALDI):m/z1397(M+Na+,100);HR-MS(MALDI,M+Na+):Calc.for C76H78O16S4Na+1397.4065,Found1397.4052。

(M)-151的合成如下:

50mL圆底烧瓶中,依次加入(M)-152a(100mg,0.073mmol),甲醇(15mL),KOH水溶液(2.5M,2mL,5mmol),加热至60℃搅拌18h直到体系变为黄色澄清液,TLC检测显示反应完全;减压除去大部分甲醇,加入4M HCl酸化,水层用乙酸乙酯(3×50mL)萃取,合并有机层,用饱和NaCl溶液(3×100mL)洗至中性,Na2SO4干燥。快速柱层析(硅胶H,50g,乙酸乙酯:CH2Cl2:正己烷=1:1:2)得白色固体(M)-151(39.6mg,99%),只测量了旋光[α]20D:-199.8(CH2Cl2, c=0.10)。

(P)-151的合成如下:

由(P)-152a通过与合成(M)-151相同的步骤得到(P)-151,产率97%,旋光[α]20D:+183.1(CH2Cl2,c=0.10)。

光学纯的目标产物(M)-145和(P)-145的合成如下:

(M)-145的合成如下:

50mL圆底烧瓶中,依次加入(M)-151(25.9mg,0.050mmol),KOH(56mg,1.0mmol),冰水浴冷却,慢慢加入Me2SO4(0.10mL,1.0mmol),升至室温,搅拌12h至TLC显示产物不再增加;加入NH3(25%,5mL)搅拌2h,分液,有机层用水(5×10mL),饱和NaCl溶液(10mL)洗涤至中性,Na2SO4干燥。快速柱层析(硅胶H,30g,CH2Cl2:正己烷=1:2)得白色固体(M)-145(26.7mg,93%);只测量了旋光[α]20D:-263.8(CH2Cl2,c=0.10)。

(P)-145的合成:由(P)-151通过与合成(M)-145相同的步骤得到(P)-145,产率94%,旋光[α]20D:+296.9(CH2Cl2,c=0.10)。

实施例三

在实施例二的基础上,还包括如下步骤:

(4’)以实施例二中的步骤(3’)中合成的四羟基化合物(151)为原料,合成具有6个苯的目标化合物(155),反应过程具体如下:

(M)-155的合成如下:

5mL烧瓶烘烤干燥后,依次加入化合物(M)-151(44mg,0.085mmol),n-C7H15Br(90mg,0.50mmol),Cs2CO3(163mg,0.50mmol),DMF(2mL),80℃加热搅拌12h。加入H2O(20mL),用CH2Cl2(3×5mL)萃取,合并有机层,饱和NaCl溶液(3×10mL)洗涤,Na2SO4干燥。快速柱层析(先使用硅胶H,25g,乙酸乙酯:正己烷=1:20)得白色油状物(M)-155(38mg,收率49%)。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ7.11(t,J=7.8Hz,4H),7.01(dd,J=8.2,6.7Hz,2H),6.92(d,J=7.2Hz,4H),6.57(d,J=7.8Hz,4H),3.80-3.69(m,8H),1.49(s,br,8H),1.28-1.11(m,32H),0.86(t,J=6.6Hz,12H);13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ156.0,143.6,141.0,138.5,127.5,127.1,126.5,126.2,120.1,111.2,68.8,31.8,29.3,29.0,25.8,22.5,14.1;IR:max(cm-1)2954,2927,2856,1574,1460,1438,1256,1138,1060,789,735;MS(MALDI):m/z910.6(M+,65),933.6(M+Na+,100);HR-MS(M+):Calc.for C64H78O4Na+933.5792,Found 933.5790。

(P)-155的合成如下:由(P)-151通过与合成(M)-155相同的步骤得到(P)-155,产率48%,旋光[α]20D:+252.3(CH2Cl2,c=0.10)。

实施例四

在实施例二的基础上,还包括如下步骤:

(5’)以实施例二中的步骤(3’)中合成的四羟基化合物151为原料,合成具有6个苯的目标化合物156,反应过程具体如下:

(M)-156的合成如下

5mL烧瓶烘烤干燥后,依次加入化合物(M)-151(25.8mg,0.050mmol),n-C12H25Br(71mg,0.30mmol),Cs2CO3(82mg,0.26mmol),DMF(2mL),80℃加热搅拌12h。加入H2O(20mL),用CH2Cl2(3×5mL)萃取,合并有机层,饱和NaCl溶液(3×10mL)洗涤,Na2SO4干燥。快速柱层析(先使用硅胶H,25g,乙酸乙酯:正己烷=1:20)得白色油状物(M)-156(41mg,68%),旋光[α]20D:-188.4(CH2Cl2,c=0.10)。1H NMR(300MHz,CDCl3):δ7.11(t,J=8.0Hz,4H),7.01(dd,J=8.1,6.3Hz,2H),6.92(d,J=7.2Hz,4H),6.72(d,J=8.1Hz,4H),6.57(d,J=7.5Hz,4H),3.81-3.69(m,8H),1.49(br,8H)1.34-1.18(m,72H)0.91-0.86(m,12H);13C-NMR(100MHz,CDCl3):δ156.2,143.8,141.2,138.7,127.6,127.3,126.7,126.4,120.2,111.3,68.9,32.1,29.9,29.8,29.8,29.8,29.5,29.5,29.5,26.0,22.9,14.3;IR:max(cm-1)2961,2927,2856,1652,1635,1385,1261,1096,1023,802;

MS(MALDI):m/z1213.9(M+Na+,100);HR-MS(M+):Calc.for C84H118O4Na+1213.8922,Found 1213.8930.

(P)-156的合成如下:由(P)-151通过与合成(M)-156相同的步骤得到(P)-156,产率76%,只测量了旋光[α]20D:+211.4(CH2Cl2,c=0.10)。

通过上述实施例合成了一系列寡聚四苯并环辛四烯系列化合物后,测量了145、117、149和150一系列化合物的CD光谱,如图2所示,从图2中可以明显看出,互为对应异构体的CD曲线呈镜像分布。随着手性的四苯并环辛四烯单元的增加,Δε的峰值也随之上升,同样证明了分子中的不对称因素在增加。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干等同替代或明显变型,而且性能或用途相同,都应当视为属于本发明的保护范围。

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