方酰胺修饰的柱[5]芳烃衍生物的合成及对正己基磷酸的识别方法
【专利摘要】本发明公开了一种N-苯基-N’-（1-九甲氧基柱[5]芳烃-乙基）方酰胺（简称：方酰胺修饰的柱[5]芳烃衍生物1）或N-对三氟甲基苯基-N’-（1-九甲氧基柱[5]芳烃-乙基）方酰胺（简称：方酰胺修饰的柱[5]芳烃衍生物2）的合成方法，并且其可以在氯仿溶剂中与正己基磷酸作用，形成主客体络合物，从而实现该方酰胺修饰的柱[5]芳烃衍生物1或方酰胺修饰的柱[5]芳烃衍生物2在氯仿溶剂中对于正己基磷酸分子的识别，其络合常数可以分别达到4×104与1×105M-1。
【专利说明】方醜胺修饰的柱[日]芳炫衍生物的合成及对正己基磯酸的 识别方法
【技术领域】
[00(n] 本发明涉及N-苯基九甲氧基柱[引芳姪-己基）方醜胺（简称；方醜胺 修饰的柱[引芳姪衍生物1)或N-对H氣甲基苯基九甲氧基柱[引芳姪-己基） 方醜胺（简称：方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物2)的合成与识别应用，具体地说是涉及方 醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1或2的合成及其用于识别正己基磯酸分子。
【背景技术】
[0002] 超分子是指由配位饱和的物种缔和成具有高组织性的实体。1967年，美国杜邦 公司的化derson教授首次合成了冠離化合物并深入研究其对碱金属的选择性络合，从此 冠離的合成和性质研究成为热点。20世纪70年代，D. J.化am教授设计了一系列的手性 冠離配体来模拟生物分子识别，提出了 W配体为客体，W络合物为主体的主-客体化学 (Host-Guest Qiemistry) ;1978年，法国Louis Fastens大学的Lehn教授在深入研究络合 物的结构和功能基础上提出了超分子化学（Supramole州Iar化emistry)的概念。因此，该 H位科学家共同获得了 1987年的Nobel化学奖。
[0003] 定位，识别和配位是构成超分子化学的基础。主-客体识别W分子信息作为基础， 而信息是贯穿超分子化学的主线。主体对客体的识别，依赖于存储在两者之中的信息，如两 者的几何构型、电子特性和化学反应等信息。而识别过程意味着在超分子水平上的信息处 理过程，是主体和客体信息达到最佳的匹配，即满足互补性原理。另一方面，主体与客体分 子在识别之前将主体中容纳客体的环境组织的越好，其他影响越低，则它们的识别效果越 佳，形成的主-客体络合物越稳定，即预组织性。互补性和预组织性是决定主-客体识别的 两个关键原则。前者决定识别过程的选择性，后者决定识别过程的键合能力。
[0004] 脈基扣rea)及其同类官能团硫脈类（Thiourea)衍生物由于其能够提供氨键和 接受氨键的性质在很长一段时期被广泛应用到有机反应、主-客体化学W及近代的有机 催化中来。同该两类官能团相比，方醜胺（Squaramide)官能团在最近20年才引起人们 的关注。最早关于方醜胺的报道可W追溯到1966年，方醜胺作为己帰类醜胺衍生物的一 种被人工合成出来，而直到1995年，方醜胺类化合物才开始被应用到主-客体化学中来 (Tetr址e化on Lett. 1995, 36, 2523.)。
[0005] 方醜胺与（硫）脈基类似，它们都可W通过-NH提供氨键，也可W通过0、S原子与 Lewis酸结合。基于该些性质，（硫）脈基、方醜胺可W被应用到主-客体化学作用中。而与 (硫）脈基不同的是，方醜胺结构中存在着一个含有2 电子的四元环单元，NICS (Nucleus Independent Qiemical Shift cal州lation)计算确认了该种四元环构型具有芳香性。计 算实验结果还证实方醜胺可W通过向阴阳离子客体提供或者接受氨键使得其芳香性得到 增强，其芳香性强度甚至同苯环接近。
[0006] 2013年，我们报道了方醜胺基团修饰的杯[4]芳姪衍生物，分别研究了其酸-碱 模和氨键模式下对阴离子的结合，实现了其对F^HsPCV等无机阴离子的选择性识别 (Tetr址e化on Lett. 2013, 54, 796-801)。同年，我们还报道了基于氮H角架的含H方醜胺 基化合物作为阴离子识别受体选择性识别SO/-(化em. Commun. 2013, 49, 2025-2027)。
[0007] 另外，2008年，日本科学家Ogoshi课题组首次报道了在路易斯酸炬Fs . OEts)催 化下通过对苯二酷離和多聚甲酵的反应合成了新型的超分子大环主体化合物：对甲氧基柱 [引芳姪（Pillar[5]arenes)。柱芳姪在空间结构上是圆柱状而并非锥式构象的杯芳姪，其 具有更刚性的骨架，在几何结构上和葫芦脈较类似。受到芳香环屏蔽效应的影响，柱芳姪的 空腔为富电性与疏水性，大环内部可W有效包合焼基链等，从而实现对一些有机客体分子 的识别与组装。2012年，我们报道了脈基修饰的柱[引芳姪分子在离子对型有机客体分子 识别中的应用：结果表明由于脈基对阳离子抗衡离子的协同络合作用，使得主体分子对有 机客体分子的络合能力显著提高（Te化址e化on Lett. 2012, 53, 6409-6413)。
[0008] 但是上述方醜胺基团修饰的杯[4]芳姪衍生物与基于氮H角架的含H方醜胺基 化合物只能对无机阴离子进行识别，并且上述脈基修饰的柱[引芳姪衍生物也只能在脈基 协同络合阳离子抗衡离子的条件下对阳离子型客体分子的识别，而无法实现对直链型的阴 离子型的客体分子进行识别。
【发明内容】
[000引 （1)发明目的：
[0010] 本发明的目的在于提供一种方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1或方醜胺修饰的柱 [引芳姪衍生物2的合成及对正己基磯酸的识别方法，利用其方醜胺基团对正己基磯酸的 磯酸官能团的识别，W及柱[引芳姪空腔可W同时络合正己基磯酸的焼基长链，从而基于 两个识别位点实现方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1或方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物2 对正己基磯酸分子的识别。
[0011] 似技术方案：
[0012] 本发明就是合成了方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1或方醜胺修饰的柱[引芳姪 衍生物2,利用方醜胺基团对正己基磯酸的磯酸官能团的识别，W及柱[引芳姪空腔可W同 时络合正己基磯酸的焼基长链，从而基于两个识别位点实现方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生 物1或方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物2对正己基磯酸的有效识别。
[0013] 为实现上述目的，本发明通过将1-胺己基-九甲氧基柱[引芳姪（简称；化合物 3,其合成方法见；Te化址e化on Lett. 2012, 53, 6409-6413)和N-苯基-方醜胺己脂（简称： 化合物4)合成方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1或将化合物3和N-对H氣甲基苯基-方 醜胺己脂（简称：化合物5)合成方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物2,然后在氯仿溶剂中将方 醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1或方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物2与正己基磯酸作用， 形成主客体络合物，从而实现该方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1或方醜胺修饰的柱[5] 芳姪衍生物2在氯仿溶剂中对于正己基磯酸分子的识别，其络合常数可W分别达到4X 1〇4 与 ixi〇5m-i。
[0014] 本发明的目的是通过W下技术方案实现的：
[0015] 一种方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1的合成方法，其特征在于合成方法步骤如 下：
[001引 （1)将1-胺己基-九甲氧基柱[引芳姪和N-苯基-方醜胺己脂W 1:2. 5摩尔比 例混合，加入H氣甲基賴酸锋口n(0Tf)2] W及二氯甲焼与己醇的混合溶剂，并在室温与惰 性气体保护条件下揽拌12个小时；
[0017] (2)将步骤（1)反应完成后得到的溶液过滤，除去不溶性固体物之后，将滤液进行 旋转蒸发，除去有机溶剂后得到由1-胺己基-九甲氧基柱[引芳姪和N-苯基-方醜胺己 脂反应产生的固体物质；
[001引 做将步骤（2)反应完成后得到由1-胺己基-九甲氧基柱[引芳姪和N-苯基-方 醜胺己脂反应产生的固体物质进行柱层析分离，分离后得到纯的方醜胺修饰的柱[引芳姪 衍生物1即N-苯基-N' -(1-九甲氧基柱[引芳姪-己基）方醜胺。
[0019] 一种方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物2的合成方法，其特征在于合成方法步骤如 下：
[0020] (1)将1-胺己基-九甲氧基柱閒芳姪和N-对；氣甲基苯基-方醜胺己脂W 1:2. 5摩尔比例混合，加入H氣甲基賴酸锋口n (OTf) 2] W及二氯甲焼与己醇的混合溶剂，并 在室温与惰性气体保护条件下揽拌12个小时；
[0021] (2)将步骤（1)反应完成后得到的溶液过滤，除去不溶性固体物之后，将滤液进 行旋转蒸发，除去有机溶剂后得到由1-胺己基-九甲氧基柱[引芳姪和N-对H氣甲基苯 基-方醜胺己脂反应产生的固体物质；
[002引 做将步骤（2)反应完成后得到由1-胺己基-九甲氧基柱閒芳姪和N-对；氣 甲基苯基-方醜胺己脂反应产生的固体物质进行柱层析分离，分离后得到纯的方醜胺修饰 的柱閒芳姪衍生物2即N-对；氣甲基苯基-N' - (1-九甲氧基柱閒芳姪-己基）方醜 胺。
[0023] 所合成的方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1用于正己基磯酸的识别方法，其特征 在于识别方法步骤如下：
[0024] (1)将正己基磯酸溶解在気代氯仿溶剂中，并加入1.0-5. 0摩尔当量的方醜胺修 饰的柱[引芳姪衍生物1，置于核磁共振仪上，记录其混合物在気代氯仿溶剂中的氨核核磁 共振信号咱Mffi,并计算其混合物中的特征信号在咱NMR中的化学位移的变化数据；
[002引 似将步骤（1)计算得到的化学位移的变化数据输入EQNMR2软件中，计算得到方 醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1与正己基磯酸的络合常数。
[0026] 所合成的方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物2用于正己基磯酸的识别方法，其特征 在于识别方法步骤如下：
[0027] (1)将正己基磯酸溶解在気代氯仿溶剂中，并加入1.0-5. 0摩尔当量的方醜胺修 饰的柱[引芳姪衍生物2,置于核磁共振仪上，记录其混合物在気代氯仿溶剂中的氨核核磁 共振信号Ih Mffi,并计算其混合物中的特征信号在Ih NMR中的化学位移的变化数据；
[002引 似将步骤（1)计算得到的化学位移的变化数据输入EQNMR2软件中，计算得到方 醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物2与正己基磯酸的络合常数。
[0029] 所述的方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1或方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物2的 合成方法，其特征在于步骤（1)中所述的室温为15C -3(TC。
[0030] 所述的方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1或方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物2的 合成方法，其特征在于步骤（1)中所述的惰性气体为氮气或氮气。
[0031] 所述的方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1或方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物2的 合成方法，其特征在于步骤（I)中所述的二氯甲焼与己醇的混合溶剂的体积比例为1:1。
[0032] 所述的方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1或方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物2用 于正己基磯酸的识别方法，其特征在于步骤（1)中所述的在正己基磯酸溶解在気代氯仿溶 剂中加入1. 0-5. 0摩尔当量的方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1或方醜胺修饰的柱[引芳 姪衍生物2会得到正己基磯酸的部分氨核的化学位移向高场偏移，并出现在化学位移在-2 至化pm区域；同时会得到方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1或方醜胺修饰的柱[引芳姪衍 生物2部分氨核的化学位移向低场偏移。
[0033] 3、有益效果
[0034] 本发明与现有方法相比具有W下的显著优点：
[00巧](1)方醜胺基团结构中存在着一个含有2n电子的四元环单元，其具有可W通 过向阴阳离子客体提供或者接受氨键使得其芳香性得到增强，其对阴离子的识别将好于 (硫）脈基对阴离子的识别。
[0036] (2)柱[引芳姪空腔可W有效络合直链型的焼基链，是其他超分子大环分子很难 实现的。高分子聚離具有高沸点，不容易挥发，在解配时易于与产物分离，不易污染产品。
[0037] (3)利用其方醜胺基团对正己基磯酸的磯酸官能团的识别，W及柱[5]芳姪空腔 可W同时络合正己基磯酸的焼基长链，从而基于两个识别位点实现方醜胺修饰的柱[引芳 姪衍生物1或方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物2对正己基磯酸的有效识别。 四、
【专利附图】
【附图说明】
[003引图1方醜胺修饰的柱閒芳姪衍生物1的合成路线图 [003引图2方醜胺修饰的柱[5]芳姪衍生物2的合成路线图
[0040] 图3方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1对正己基磯酸的识别示意图
[0041] 图4方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物2对正己基磯酸的识别示意图 五、
【具体实施方式】
[0042] 实施例1 ;方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1的合成方法，其方法步骤如下：
[004引 （1)将1-胺己基-九甲氧基柱閒芳姪（简称；化合物3)，N-苯基-方醜胺己脂 化合物4(简称；化合物4)与H氣甲基賴酸锋口n(OTf)2] W 1:2. 5:0.4摩尔比例混合，力口 入二氯甲焼与己醇的混合溶剂（体积比1:1)，并在15C与氮气保护条件下揽拌12个小时 (图 1);
[0044] (2)将步骤（1)反应完成后得到的溶液过滤，除去不溶性固体物之后，将滤液进行 旋转蒸发，除去有机溶剂后得到固体物质；
[0045] (3)将步骤（2)反应完成后得到的固体物质进行柱层析分离，分离后得到纯的方 醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1即N-苯基九甲氧基柱[引芳姪-己基）方醜胺。
[0046] 实施例2 ;方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1的合成方法，其方法步骤如下：
[0047] (1)将1-胺己基-九甲氧基柱閒芳姪（简称：化合物3)，N-苯基-方醜胺己脂 (简称；化合物4)与；氣甲基賴酸锋[Zn (OTf)引W 1:2. 5:0. 4摩尔比例混合，加入二氯甲 焼与己醇的混合溶剂（体积比1:1)，并在2(TC与氮气保护条件下揽拌12个小时（图1);
[0048] (2)将步骤（1)反应完成后得到的溶液过滤，除去不溶性固体物之后，将滤液进行 旋转蒸发，除去有机溶剂后得到固体物质；
[0049] (3)将步骤（2)反应完成后得到的固体物质进行柱层析分离，分离后得到纯的方 醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1即N-苯基九甲氧基柱[引芳姪-己基）方醜胺。
[0050] 实施例3 ;方醜胺修饰的柱閒芳姪衍生物1的合成方法，其方法步骤如下：
[005。 （1)将1-胺己基-九甲氧基柱閒芳姪（简称；化合物3)，N-苯基-方醜胺己脂 化合物4 (简称；化合物4)与H氣甲基賴酸锋[Zn (OTf) 2] W 1:2. 5:0. 4摩尔比例混合，力口 入二氯甲焼与己醇的混合溶剂（体积比1:1)，并在3(TC与氮气保护条件下揽拌12个小时 (图 1);
[0052] (2)将步骤（1)反应完成后得到的溶液过滤，除去不溶性固体物之后，将滤液进行 旋转蒸发，除去有机溶剂后得到固体物质；
[0053] (3)将步骤（2)反应完成后得到的固体物质进行柱层析分离，分离后得到纯的方 醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1即N-苯基九甲氧基柱[引芳姪-己基）方醜胺。
[0054] 实施例4方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1对正己基磯酸的识别方法，其方法步 骤如下：
[00巧](1)将正己基磯酸溶解在0. 4mL気代氯仿溶剂中配制成2mmol溶液，分别置于五个 核磁管内，分别加入1. 0, 2. 0, 3. 0, 4. 0, 5. 0摩尔当量的方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1， 并分别放入核磁共振仪记录其混合物在気代氯仿溶剂中的氨核Ih NMR核磁共振信号，并 计算其混合物中的特征信号在Ih NMR中的化学位移的变化数据（图3、表1);
[0056] (2)将上述计算得到的化学位移的变化数据输入到由爱尔兰国立高威大学迈 克?海因斯教授制作的 EQNMR2 软件（J. Chem. Soc.，Dalton Trans. 1993, 311-312)中，计算 得到方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1与正己基磯酸的络合常数为4X104M^i。
[0057] 表1方醜胺修饰的柱[引芳姪衍生物1对正己基磯酸的识别基于正己基磯酸氨核 在気代氯仿溶剂中的Ih NMR核磁共振信号化学位移变化值（A 5)
【权利要求】
1. 一种方酰胺修饰的柱[5]芳烃衍生物1的合成方法，其特征在于合成方法步骤如 下： (1) 将1-胺乙基-九甲氧基柱[5]芳烃和N-苯基-方酰胺乙脂以1:2. 5摩尔比例混 合，加入三氟甲基磺酸锌[Zn(OTf)2]以及二氯甲烷与乙醇的混合溶剂，并在室温与惰性气 体保护条件下搅拌12个小时； (2) 将步骤（1)反应完成后得到的溶液过滤，除去不溶性固体物之后，将滤液进行旋转 蒸发，除去有机溶剂后得到由1-胺乙基-九甲氧基柱[5]芳烃和N-苯基-方酰胺乙脂反 应产生的固体物质； (3) 将步骤（2)反应完成后得到由1-胺乙基-九甲氧基柱[5]芳烃和N-苯基-方酰 胺乙脂反应产生的固体物质进行柱层析分离，分离后得到纯的方酰胺修饰的柱[5]芳烃衍 生物1即N-苯基-Ν' -(1-九甲氧基柱[5]芳烃-乙基）方酰胺。
2. -种方酰胺修饰的柱[5]芳烃衍生物2的合成方法，其特征在于合成方法步骤如 下： (1) 将1-胺乙基-九甲氧基柱[5]芳经和Ν-对二氟甲基苯基-方酰胺乙脂以1:2. 5 摩尔比例混合，加入三氟甲基磺酸锌[Zn(OTf)2]以及二氯甲烷与乙醇的混合溶剂，并在室 温与惰性气体保护条件下搅拌12个小时； (2) 将步骤（1)反应完成后得到的溶液过滤，除去不溶性固体物之后，将滤液进行旋转 蒸发，除去有机溶剂后得到由1-胺乙基-九甲氧基柱[5]芳烃和N-对三氟甲基苯基-方 酰胺乙脂反应产生的固体物质； (3) 将步骤（2)反应完成后得到由1-胺乙基-九甲氧基柱[5]芳烃和N-对三氟甲基 苯基-方酰胺乙脂反应产生的固体物质进行柱层析分离，分离后得到纯的方酰胺修饰的柱 [5]芳烃衍生物2即N-对三氟甲基苯基-Ν' -(1-九甲氧基柱[5]芳烃-乙基）方酰胺。
3. 根据权利要求1所合成的方酰胺修饰的柱[5]芳烃衍生物1用于正己基磷酸的识别 方法，其特征在于识别方法步骤如下： (1) 将正己基磷酸溶解在氘代氯仿溶剂中，并加入1. 0-5. 0摩尔当量的方酰胺修饰的 柱[5]芳烃衍生物1，置于核磁共振仪上，记录其混合物在氘代氯仿溶剂中的氢核核磁共振 信号 1H NMR，并计算其混合物中的特征信号在1H NMR中的化学位移的变化数据； (2) 将步骤（1)计算得到的化学位移的变化数据输入EQNMR2软件中，计算得到方酰胺 修饰的柱[5]芳烃衍生物1与正己基磷酸的络合常数。
4. 根据权利要求2所合成的方酰胺修饰的柱[5]芳烃衍生物2用于正己基磷酸的识别 方法，其特征在于识别方法步骤如下： (1) 将正己基磷酸溶解在氘代氯仿溶剂中，并加入1.0-5. 0摩尔当量的方酰胺修饰的 柱[5]芳烃衍生物2,置于核磁共振仪上，记录其混合物在氘代氯仿溶剂中的氢核核磁共振 信号 1H NMR，并计算其混合物中的特征信号在1H NMR中的化学位移的变化数据； (2) 将步骤（1)计算得到的化学位移的变化数据输入EQNMR2软件中，计算得到方酰胺 修饰的柱[5]芳烃衍生物2与正己基磷酸的络合常数。
5. 根据权利要求1或2所述的方酰胺修饰的柱[5]芳烃衍生物1或方酰胺修饰的柱 [5]芳烃衍生物2的合成方法，其特征在于步骤（1)中所述的室温为15°C _30°C。
6. 根据权利要求1或2所述的方酰胺修饰的柱[5]芳烃衍生物1或方酰胺修饰的柱 [5]芳烃衍生物2的合成方法，其特征在于步骤（1)中所述的惰性气体为氮气或氩气。
7. 根据权利要求1或2所述的方酰胺修饰的柱[5]芳烃衍生物1或方酰胺修饰的柱 [5]芳烃衍生物2的合成方法，其特征在于步骤（1)中所述的二氯甲烷与乙醇的混合溶剂的 体积比例为1:1。
8. 根据权利要求3或4所述的方酰胺修饰的柱[5]芳烃衍生物1或方酰胺修饰的柱 [5]芳烃衍生物2用于正己基磷酸的识别方法，其特征在于步骤（1)中所述的在正己基磷酸 溶解在氘代氯仿溶剂中加入1. 0-5. 0摩尔当量的方酰胺修饰的柱[5]芳烃衍生物1或方酰 胺修饰的柱[5]芳烃衍生物2会得到正己基磷酸的部分氢核的化学位移向高场偏移，并出 现在化学位移在-2至Oppm区域；同时会得到方酰胺修饰的柱[5]芳烃衍生物1或方酰胺 修饰的柱[5]芳烃衍生物2部分氢核的化学位移向低场偏移。
【文档编号】C07F9/38GK104262180SQ201410455258
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月9日 优先权日:2014年9月9日
【发明者】张晓宁, 林晨, 王乐勇, 强琚莉, 胡晓玉, 金灿, 张曼 申请人:南京大学