硫代杯[4]芳烃酰腙类希夫碱衍生物及其合成方法和应用与流程

本发明涉及一种硫代杯[4]芳烃酰腙类希夫碱衍生物及其合成方法和应用。

背景技术：

近年来出现的硫代杯芳烃是杯芳烃家族的新成员，由于其用硫原子取代了传统杯芳烃的亚甲基桥，使芳香大环结构的刚性、极性都发生了较大的变化，有了较大的洞穴结构、构象更加灵活易变、显著的络合能力及硫桥易氧化等，尤其是构象的灵活易变引起了人们十分浓厚的兴趣。

已报道的各类硫代杯芳烃衍生物，通常是在母体芳烃的下缘引入羧基、胺基、脂基、羰基等还有孤对电子的基团作为螯合物。因此。下缘修饰结构单一，限制了其进一步的应用。

酰腙类化合物是由酰肼与醛或酮缩合而成的一类希夫碱类化合物，在医药、农药、材料和分析试剂等方面受到了广泛的关注。近年来，研究人员发现，酰腙类化合物具有抗菌、消炎和除草等多种生物活性，某些酰腙还具有抗菌作用。不仅如此，还易与金属离子形成稳定的配位化合物，在配位化学领域也有重要的应用。

目前，下缘含有酰腙希夫碱基团的硫代杯[4]芳烃衍生物还未见报道。

技术实现要素：

本方面解决的问题是克服硫代杯芳烃类化合物下缘修饰结构单一的缺点，将酰腙类希夫碱引入硫代杯芳烃下缘。利用酰腙类希夫碱易与金属离子络合的功能，并结合硫代杯芳烃特有的空穴以增加识别的选择性。

本发明采用的技术方案是：合成一种下缘含有酰腙类希夫碱作为下垂螯合臂硫代杯[4]芳烃衍生物，其结构式如下所示：

其中，R为氮。

上述的一种硫代杯[4]芳烃酰腙类希夫碱衍生物的制备方法是：硫代杯[4]芳烃和O-(氯丁基) 2-羟基1-萘醛在催化剂碘化钾和无水碳酸钾的存在下，在干燥有机溶剂中回流反应，4-5天后停止，抽滤，将滤液减压蒸馏大部分溶剂后，加入无水乙醇，发现有固体析出，所得固体经重结晶后，得到白色中间体；白色中间与吡啶酰肼加热溶解在干燥有机溶剂中，滴加盐酸作为催化剂，室温条件下搅拌2天，逐渐有固体析出，滤出固体，重结晶，得到目标产物。

所述硫代杯[4]芳烃为25, 26, 27, 28-对叔丁基硫代杯[4]芳烃。

所述的有机溶剂为乙腈、二氯甲烷、或四氢呋喃的一种或两种以上的混合。

所述的吡啶酰肼为2-吡啶酰肼、3-吡啶酰肼啶、4-吡啶酰肼。

或或

本发明的化合物合成路线简单，反应条件温和，后处理容易，操作方便，收率较高。

本发明将酰腙类希夫碱引入硫代杯[4]芳烃的下缘，利用其与硫杯芳烃空穴的协同作用，增加所得硫代杯芳烃衍生物对金属离子的选择性络合能力。通过对化合物性质进行初步测定，结果发现化合物对金属离子具有较好的识别功能，具有潜在的应用前景。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明的合成方法进一步说明。

实施例1：硫代杯[4]芳烃衍生物（化合物1）

（一）制备化合物1

硫代杯[4]芳烃(4.0g，5.6mmol)和O-(氯丁基)水杨醛(5.4 g，28.0mmol)在催化剂碘化钾(0.9g，6.0mmol)和无水碳酸钾(6.0g，43.5mmol)的存在下，在干燥乙腈溶剂中回流反应，4-5天后停止，抽滤，将滤液减压蒸馏大部分溶剂后，加入无水乙醇，发现有固体析出，所得固体用氯仿/乙醇（体积比3:1）重结晶后，得到白色固体，产率74%。取该白色固体(1.4g，1.0mmol)与2-吡啶酰肼(0.7g，4.8mmol)加热溶解在干燥乙腈和二氯甲烷溶剂中，滴加一滴盐酸作为催化剂，室温条件下搅拌2天，逐渐有固体析出，滤出固体，固体用氯仿/乙醇（体积比3:1）重结晶，得到目标化合物1。

m.p. 220⁰C.

IR(KBr) v: 3667(m), 2956(s), 2869(m), 1672(vs), 1598(w), 1509(s), 1467(w), 1382(w), 1268(vs), 1140(m), 1036(s), 997(m), 814(w), 801(m), 750(m), 703(m), 537(m) cm^-1;

¹H NMR(CDCl₃, 600MHz): δ = 10.91 (s, 4H, NHCO), 8.49 (d, J = 4.2Hz, 4H, CH=N), 8.32 (d, J = 7.2Hz, 4H, ArH), 8.26 (s, 4H, ArH), 7.87-7.84 (m, 4H, ArH), 7.71 (d, J = 8.4Hz, 8H, ArH), 7.44-7.42 (m, 4H, ArH), 7.39 (s, 8H, ArH), 6.80 (d, J = 8.4Hz, 8H, ArH), 3.98-3.96 (m, 8H, OCH₂), 3.85-3.83 (m, 8H, OCH₂), 1.66-1.63 (m, 8H, OCH₂CH₂), 1.39-1.36 (m, 8H, OCH₂CH₂), 1.26 (s, 36H, C(CH₃)₃).

¹³C NMR (CDCl₃, 150MHz): δ = 161.0, 156.3, 149.6, 149.0, 146.9, 137.4, 129.5, 128.4, 126.5, 122.9, 114.5, 68.9, 34.3, 31.4, 25.7.

（二）化合物1的结构式如下所示：

(三)对金属离子的配位：

（1）方法：分别配制浓度为1×10^-3mol/L的Ni²⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺, Pd²⁺, Zn²⁺的硝酸盐水溶液和浓度为1×10^-3mol/L的化合物1的DMF标准液作为储存液。准确量取0.25ml上述配制好的金属硝酸盐溶液分别加入到25ml不同容量瓶中，再准确量取0.25ml化合物1的标准液加入到上述各容量瓶中，用THF定容，振荡15min。

以UV-vis为检测手段分别测试了化合物1对Ni²⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺, Pd²⁺, Zn²⁺等金属离子的识别作用，结果发现当以THF为溶剂时，化合物1可以识别Cu²⁺, Co²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺, Pd²⁺。

实施例:2：硫代杯[4]芳烃衍生物（化合物2）

（一）制备化合物2

硫代杯[4]芳烃(4.0g，5.6mmol)和O-(氯丁基)水杨醛(5.4 g，28.0mmol)在催化剂碘化钾(0.9g，6.0mmol)和无水碳酸钾(6.0g，43.5mmol)的存在下，在干燥乙腈溶剂中回流反应，4-5天后停止，抽滤，将滤液减压蒸馏大部分溶剂后，加入无水乙醇，发现有固体析出，所得固体用氯仿/乙醇（体积比3:1）重结晶后，得到白色固体，产率74%。取该白色固体(1.4g，1.0mmol)与3-吡啶酰肼(0.7g，4.8mmol)加热溶解在干燥乙腈和二氯甲烷溶剂中，滴加一滴盐酸作为催化剂，室温条件下搅拌2天，逐渐有固体析出，滤出固体，固体用氯仿/乙醇（体积比3:1）重结晶，得到目标化合物2。

m.p. >230⁰C.

IR(KBr) v: 3427(m), 2956(vs), 2869(s), 1668(vs), 1599(s), 1512(m), 1468(m), 1382(m), 1267(m), 1033(m), 1093(s), 959(w), 875(w), 801(w), 763(m), 625(m), 537(w) cm^-1;

¹H NMR(DMSO-d₆, 600MHz): δ = 12.19 (s, 4H, NHCO), 9.05 (s, 4H, CH=N), 8.78 (m, 4H, ArH), 8.38 (s, 4H, ArH), 8.25-8.23 (m, 4H, ArH), 7.65 (d, J = 8.4Hz, 8H, ArH), 7.56-7.54 (m, 12H, ArH), 7.39 (s, 8H, ArH), 6.93 (d, J = 8.4Hz, 8H, ArH), 3.88 (m, 8H, OCH₂), 3.41-3.39 (m, 8H, OCH₂), 1.60-1.58 (m, 8H, OCH₂CH₂), 1.33 (m, 8H, OCH₂CH₂), 1.26 (s, 36H, C(CH₃)₃).

¹³C NMR (DMSO-d₆, 150 MHz): δ = 159.1, 150.0, 149.7, 143.5, 141.7, 129.4, 128.2, 127.0, 122.3, 115.1, 56.5, 34.4, 31.4, 25.5, 19.0.

（二）化合物2的结构式如下所示：

(三)对金属离子的配位：

（1）方法：分别配制浓度为1×10^-3mol/L的Ni²⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺, Pd²⁺, Zn²⁺的硝酸盐水溶液和浓度为1×10^-3mol/L的化合物2的DMF标准液作为储存液。准确量取0.25ml上述配制好的金属硝酸盐溶液分别加入到25ml不同容量瓶中，再准确量取0.25ml化合物2的标准液加入到上述各容量瓶中，用THF定容，振荡15min。

以UV-vis为检测手段分别测试了化合物2对Ni²⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺, Pd²⁺, Zn²⁺等金属离子的识别作用，结果发现当以THF为溶剂时，化合物2可以识别Ni²⁺,Cu²⁺, Co²⁺, Pb²⁺ Pd²⁺。

实施例:3：硫代杯[4]芳烃衍生物（化合物3）

（一）制备化合物3

硫代杯[4]芳烃(4.0g，5.6mmol)和O-(氯丁基)水杨醛(5.4 g，28.0mmol)在催化剂碘化钾(0.9g，6.0mmol)和无水碳酸钾(6.0g，43.5mmol)的存在下，在干燥乙腈溶剂中回流反应，4-5天后停止，抽滤，将滤液减压蒸馏大部分溶剂后，加入无水乙醇，发现有固体析出，所得固体用氯仿/乙醇（体积比3:1）重结晶后，得到白色固体，产率74%。取该白色固体(1.4g，1.0mmol)与4-吡啶酰肼(0.7g，4.8mmol)加热溶解在干燥乙腈和二氯甲烷溶剂中，滴加一滴盐酸作为催化剂，室温条件下搅拌2天，逐渐有固体析出，滤出固体，固体用氯仿/乙醇（体积比3:1）重结晶，得到目标化合物3。

m.p. >230⁰C.

IR(KBr) v: 3434(m), 3110(s), 3028(s), 2118(m), 1673(vs), 1534(m), 1497(s), 1319(m), 1253(m), 1143(m), 1097(s), 1037(m), 959(m), 875(w), 801(m), 763(m), 625(m), 537(m) cm^-1;

¹H NMR(DMSO-d₆, 600MHz): δ = 11.99 (s, 4H, CH=N), 8.79 (s, 8H, ArH), 8.41 (s, 4H, NNH), 7.87 (s, 8H, ArH), 7.65 (d, J = 7.2Hz, 8H, ArH), 7.35 (s, 8H, ArH), 6.93 (d, J = 7.2Hz, 4H, ArH), 3.87 (m, 8H, OCH₂), 3.65-3.64 (m, 8H, OCH₂), 1.59 (m, 8H, OCH₂CH₂), 1.22 (m, 8H, OCH₂CH₂), 1.06 (s, 36H, C(CH₃)₃).

¹³C NMR (DMSO-d₆, 150 MHz): δ = 159.1, 150.0, 149.7, 143.5, 141.7, 129.4, 128.2, 127.0, 122.3, 115.1, 56.5, 34.4, 31.4, 25.5, 19.0.

（二）化合物3的结构式如下所示：

(三)对金属离子的配位：

（1）方法：分别配制浓度为1×10^-3mol/L的Ni²⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺, Pd²⁺, Zn²⁺的硝酸盐水溶液和浓度为1×10^-3mol/L的化合物3的DMF标准液作为储存液。准确量取0.25ml上述配制好的金属硝酸盐溶液分别加入到25ml不同容量瓶中，再准确量取0.25ml化合物3的标准液加入到上述各容量瓶中，用THF定容，振荡15min。

以UV-vis为检测手段分别测试了化合物3对Ni²⁺, Cu²⁺, Co²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺, Pd²⁺, Zn²⁺等金属离子的识别作用，结果发现当以THF为溶剂时，化合物3可以识别Co²⁺, Pb²⁺, Hg²⁺, Pd²⁺, Zn²⁺。