柱芳烃的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工领域，尤其是涉及一种柱芳烃的制备方法。
【背景技术】
[0002]柱芳烃自首次合成报道后，其独特的形态学结构便吸引了广大超分子化学研究者的注意，多个课题组先后对其合成方法学进行了研究。在苯环的2位与5位通过亚甲基桥连而成的柱芳烃相对杯芳烃而言，在结构上更具有对称性与刚性，因此，柱芳烃作为新生代的主体分子在超分子化学研究方面有着得天独厚的优势。2010年以来，先后成功合成了功能化的水溶性柱芳烃，并且对其主客体识别与应用做了一定的研究。2014年，我们通过优化反应条件，简化实验操作成功设计合成了酸性条件下具有优良水溶性的氨基功能化柱芳烃。为了使柱芳烃能更进一步应用于生命体系的研究，新型水溶性柱芳烃的设计合成变得尤为重要。磷是人体中不可缺少的元素，同时，在生物体内磷酸基团与不同物质之间存在良好的相容性。因此，磷酰基功能化柱芳烃为柱芳烃在生命体系中的研究提供了可能。尽管袁等成功将磷羰基引入柱芳烃中，并且进一步应用于对放射性元素、稀土等金属离子选择性键合的研究，但该柱芳烃由于缺乏水溶性而限制其在生命体系的进一步应用。本文中我们设计并成功合成了水溶性的磷酰基功能化柱芳烃。以对苯二酚与1，4-二溴丁烷为起始原料合成的中间体1与多聚甲醛在三氟甲磺酸的催化下成环得到溴功能化柱芳烃2，再通过Michaelis-Arbuzov反应得到磷酯基功能化柱芳径3,最后在三甲基溴娃烧的脱酯化作用下得到了在碱性水溶液中具有良好溶解性的磷酰基功能化柱芳烃4，产物与中间产物等通过核磁、质谱、红外等多种方法进行了表征。但是普通的制备柱芳烃方法，反应剧烈，操作复杂且原料昂贵。
【发明内容】
[0003]本发明就是针对上述问题，提供一种反应温和、操作简单且原料价格低廉的柱芳烃的制备方法。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，柱芳烃的制备方法包括一下步骤:
(1)在250mL单口烧瓶中加入乙腈150mL，在搅拌条件下再分别加入对苯二酚3.3g, 30mmol和碳酸钾9g, 65mmol,常温下搅拌活化30min后再分别加入催化量的碘化钾和1，4- 二溴丁烷17.8g, 82mmol，搅拌加热至回流；待反应完成后，抽滤，除去碳酸钾，滤渣用二氯甲烷50mLX2洗涤，合并滤液；减压浓缩，所得粗产物经柱层析分离石油醚/乙酸乙酯=5:1得到中间体；
(2)在250mL两口瓶中加入160mL经过干燥处理的二氯甲烷，然后在氮气保护下分别加入3.8g, lOmmol和多聚甲醛0.9g, 30mmol，搅拌使1彻底溶解后将反应瓶置于冰浴中，直到反应体系温度降到0° C ;快速加入催化剂三氟甲磺酸5%mmol，0.llmL ;在氮气保护下继续搅拌反应，TLC监测反应进程；待反应完成后,加入少量的碳酸氣钠溶液淬灭反应；反应液依次用10%碳酸氢钠溶液50mLX 3、饱和食盐水50mLX 3和水50mLX 3洗涤；收集合并有机层，浓缩，粗产物经硅胶柱层析分离、石油醚/乙酸乙酯=5:1得到白色产物；
(3)取溴衍生化的柱芳径2、0.5g, 0.25mmol溶解于3mL亚磷酸三乙酯中，加热搅拌至150° C，TLC监测反应进行的程度，待反应完成后减压蒸馏除多余的亚磷酸三乙酯；瓶中残留物经过硅胶柱层析、乙酸乙酯/甲醇15:1后得到无色胶状产物。
[0005]进一步地，将三甲基溴硅烷2mL稀释于10mL 二氯甲烷中后，冰浴条件下将溶液缓慢滴加到溶有磷酯基功能化柱芳烃2、0.5g的二氯甲烷溶液中，滴加完成后，混合液在室温下搅拌反应10h，加入少量的水淬灭反应，然后用5mL的H20与5mL的乙醚共蒸得到泥浆状固体，再加水得白色固体，抽滤后用20mL水洗，再用50mL的冷的戊烷洗去有机溶剂；此时，即可得到白色产物。
[0006]本发明有益效果:
本发明原料对苯二酚与1，4-二溴丁烷反应，首先合成的单体，然后在三氟甲磺酸的催化下通过亚甲基桥连而合成溴烧基功能化的柱芳径，进而通过Michaelis-Arbuzov反应，脱酯基等步骤合成了柱芳烃衍生物，该柱芳烃不仅在有机溶剂DMS0中具有良好溶解性，其在碱性的水溶液中也有很好的溶解性。该合成方法具有反应条件温和，简单易操作，原料廉价的优点。
【具体实施方式】
[0007]柱芳烃的制备方法包括一下步骤:
(1)在250mL单口烧瓶中加入乙腈150mL，在搅拌条件下再分别加入对苯二酚3.3g, 30mmol和碳酸钾9g, 65mmol,常温下搅拌活化30min后再分别加入催化量的碘化钾和1，4- 二溴丁烷17.8g, 82mmol，搅拌加热至回流；待反应完成后，抽滤，除去碳酸钾，滤渣用二氯甲烷50mLX2洗涤，合并滤液；减压浓缩，所得粗产物经柱层析分离石油醚/乙酸乙酯=5:1得到中间体；
(2)在250mL两口瓶中加入160mL经过干燥处理的二氯甲烷，然后在氮气保护下分别加入3.8g, lOmmol和多聚甲醛0.9g, 30mmol，搅拌使1彻底溶解后将反应瓶置于冰浴中，直到反应体系温度降到0° C ;快速加入催化剂三氟甲磺酸5%mmol，0.llmL。在氮气保护下继续搅拌反应，TLC监测反应进程。待反应完成后，加入少量的碳酸氣钠溶液淬灭反应；反应液依次用10%碳酸氢钠溶液50mLX 3、饱和食盐水50mLX 3和水50mLX 3洗涤；收集合并有机层，浓缩，粗产物经硅胶柱层析分离、石油醚/乙酸乙酯=5:1得到白色产物；
(3)取溴衍生化的柱芳径2、0.5g, 0.25mmol溶解于3mL亚磷酸三乙酯中，加热搅拌至150° C，TLC监测反应进行的程度，待反应完成后减压蒸馏除多余的亚磷酸三乙酯；瓶中残留物经过硅胶柱层析、乙酸乙酯/甲醇15:1后得到无色胶状产物。
[0008]将三甲基溴硅烷2mL稀释于10mL 二氯甲烷中后，冰浴条件下将溶液缓慢滴加到溶有磷酯基功能化柱芳烃2、0.5g的二氯甲烷溶液中，滴加完成后，混合液在室温下搅拌反应10h，加入少量的水淬灭反应，然后用5mL的H20与5mL的乙醚共蒸得到泥浆状固体，再加水得白色固体，抽滤后用20mL水洗，再用50mL的冷的戊烷洗去有机溶剂。此时，即可得到白色产物。
[0009]以对苯二酚与1，4- 二溴丁烷为初始原料合成中间体1，然后在三氟甲磺酸的催化下与多聚甲酸反应顺利得到关键化合物溴功能化的柱芳径2,再通过Michaelis-Arbuzov反应而得到磷酯基功能化的柱芳烃3。最后在脱脂剂的作用后通过醇和醚的处理得到目标产物4。化合物4在酸性条件下产生溶解性极差的沉淀，在有机溶剂中仅能溶于DMSO。但是在碱性条件下，可以形成盐，因此具有良好的水溶性。化合物3由于含多个磷酸酯基而以液体的形式存在。在Michaelis-Arbuzov反应中，进行了对照实验,1)以二甲苯作为溶剂，实验结果发现不能够一次取代完全，只有多次重复反应后才能很好的取代完全；2)直接用亚磷酸三乙酯直接作为反应原料的同时也作为溶剂，结果能够很好的取代完全，同时也大大缩短了反应的时间。同时，也通过改变合成途径来对磷酰基柱芳烃的合成进行摸索，以相对容易磷酸酯基功能化单体或者磷酰基功能化单体直接通过三氟甲磺酸催化合成，实验结果证明此种途径不能成功合成磷酰基功能化柱芳烃，由于P=0的存在对催化剂有着淬灭的作用从而使催化剂失效。
[0010]可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.柱芳烃的制备方法，其特征在于，包括一下步骤: (1)在250mL单口烧瓶中加入乙腈150mL，在搅拌条件下再分别加入对苯二酚3.3g, 30mmol和碳酸钾9g, 65mmol,常温下搅拌活化30min后再分别加入催化量的碘化钾和1，4- 二溴丁烷17.8g, 82mmol，搅拌加热至回流；待反应完成后，抽滤，除去碳酸钾，滤渣用二氯甲烷50mLX2洗涤，合并滤液；减压浓缩，所得粗产物经柱层析分离石油醚/乙酸乙酯=5:1得到中间体； (2)在250mL两口瓶中加入160mL经过干燥处理的二氯甲烷，然后在氮气保护下分别加入3.8g, lOmmol和多聚甲醛0.9g, 30mmol，搅拌使1彻底溶解后将反应瓶置于冰浴中，直到反应体系温度降到0° C ;快速加入催化剂三氟甲磺酸5%mmol，0.llmL ;在氮气保护下继续搅拌反应，TLC监测反应进程；待反应完成后,加入少量的碳酸氣钠溶液淬灭反应；反应液依次用10%碳酸氢钠溶液50mLX 3、饱和食盐水50mLX 3和水50mLX 3洗涤；收集合并有机层，浓缩，粗产物经硅胶柱层析分离、石油醚/乙酸乙酯=5:1得到白色产物； (3)取溴衍生化的柱芳径2、0.5g, 0.25mmol溶解于3mL亚磷酸三乙酯中，加热搅拌至150° C，TLC监测反应进行的程度，待反应完成后减压蒸馏除多余的亚磷酸三乙酯；瓶中残留物经过硅胶柱层析、乙酸乙酯/甲醇15:1后得到无色胶状产物。2.根据权利要求1所述柱芳烃的制备方法，其特征在于:将三甲基溴硅烷2mL稀释于10mL 二氯甲烷中后，冰浴条件下将溶液缓慢滴加到溶有磷酯基功能化柱芳烃2、0.5g的二氯甲烷溶液中，滴加完成后，混合液在室温下搅拌反应10h，加入少量的水淬灭反应,然后用5mL的H20与5mL的乙醚共蒸得到泥浆状固体，再加水得白色固体，抽滤后用20mL水洗，再用50mL的冷的戊烷洗去有机溶剂；此时，即可得到白色产物。
【专利摘要】<b>柱芳烃的制备方法属于化工领域，尤其是涉及一种柱芳烃的制备方法。本发明提供一种反应温和、操作简单且原料价格低廉的柱芳烃的制备方法。柱芳烃的制备方法包括一下步骤：（1）在250mL单口烧瓶中加入乙腈150mL，在搅拌条件下再分别加入对苯二酚3.3g,30mmol和碳酸钾9g,65mmol；（2）在250mL两口瓶中加入160mL经过干燥处理的二氯甲烷，然后在氮气保护下分别加入3.8g,10mmol和多聚甲醛0.9g,30mmol，搅拌使1彻底溶解后将反应瓶置于冰浴中，直到反应体系温度降到0°C；（3）取溴衍生化的柱芳烃2、0.5g,0.25mmol溶解于3mL亚磷酸三乙酯中，加热搅拌至150°C，TLC监测反应进行的程度，待反应完成后减压蒸馏除多余的亚磷酸三乙酯；瓶中残留物经过硅胶柱层析、乙酸乙酯/甲醇15:1后得到无色胶状产物。</b>
【IPC分类】C07F9/38
【公开号】CN105273004
【申请号】CN201410358785
【发明人】牛誉博
【申请人】牛誉博
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2014年7月27日