一种杂[4]芳烃大环化合物及其制备方法和应用

本发明涉及一种杂[4]芳烃大环化合物及其制备方法和应用，属于化合物合成领域。

背景技术：

1、自从超分子化学诞生以来，合成带有新颖结构和良好主客体性质的超分子大环受体一直是超分子化学家们持之以恒所努力的研究方向，伴随着相继发现和发展了基于冠醚、环糊精、杯芳烃、葫芦脲、柱芳烃等明星大环分子之后，一系列拥有的新颖结构和优异理化性质的大环分子被相继合成和报道。然而，目前的超分子大环大多由相同的构筑单元组成，限制了其在多个领域的进一步应用。将两个或两个以上不同类型的单元集成在一个大环中，可以选择性地引入多个官能团，无疑促进了具有不同形状、空腔大小和灵活性的大环主体分子的发展。最近，szumna和同事构建了一系列由不同烷氧苯单元组成的环酚类低聚物化合物，并将其命名为“hybrid[n]arenes”。喻国灿和同事构建了[2]杯[1]联苯型杂化[3]芳烃的合成，为杂芳烃的合成开辟了一条简便合成大环的新途径，进一步用于超分子化学的众多领域。

2、公开号为cn 107986946 a的专利说明书公布了一种超分子大环受体拓展型柱[6]芳烃的合成方法，所有合成方法具有操作简单，原料和试剂易得，条件温和，反应步骤少，后处理简单，产物易分离纯化，产率高等特点，适用于合成多种全功能化拓展型柱[6]芳烃衍生物，并有望实现商品的产业化。

3、公开号为cn 115594648 a的专利说明书公布了一种定向烷基化合成氮杂环化合物的方法，解决现有饱和氮杂芳烃化合物定向进行烷基化需要一些保护基团、偶联试剂参与，同时需要高温反应条件的苛刻问题。可以通过简便的方法得到定向烷基化氮杂环化合物。

4、近年来，由于生产实际的需要，对最终产物的纯度的要求大大提高，但是繁琐的合成步骤和苛刻的反应条件使得最终的产物的产率下降。此外，某些超分子大环的衍生物难以制备，功能基团很难反应上去，使得其的应用领域减少。

技术实现思路

1、针对本领域存在的不足之处，本发明在总结了现有的超分子大环受体在其拓扑结构、主客体性质以及合成产率等方面的劣势和不足的基础上，开发和创造的新一类大环分子化合物，同时基于其易于功能化修饰的特点，成功实现了其在主客体识别、放射性污染物的吸附以及对挥发性有机气体的气质变色行为的研究。

2、本发明的目的是提供一种杂[4]芳烃大环化合物。

3、一种杂[4]芳烃大环化合物，所述化合物具有下述通式i的结构：

4、

5、本发明的另一目的是提供上述杂[4]芳烃大环化合物的制备方法。本发明提供了一种用氢氧化钠甲醇溶液作为反应溶剂来制备杂[4]芳烃前体的合成方法，无需柱层析就能得到高产率高纯度的中间产物。本发明针对杂[4]芳烃的合成方法与其它杂化大环合成相比较，具有产率高、催化效率高等优点。同时步骤一和步骤二合成方法具有操作简单，原料和试剂易得，条件温和，反应步骤少，后处理简单，产物易分离纯化，产率高等特点，并有望实现商品的产业化。

6、一种杂[4]芳烃大环化合物的制备方法，其步骤如下：

7、步骤1：氮气保护下，将摩尔比为10:1的溴乙烷和2,6-二羟基萘置于饱和的氢氧化钠甲醇溶液中，60～65℃搅拌反应；反应完成后冷却至室温，过滤，洗涤，干燥，得到中间产物；

8、步骤2：将摩尔比为1:1:2的中间产物、1,3-二甲氧基苯和多聚甲醛溶解于氯仿，室温搅拌过程中加入三氟乙酸催化反应，之后加热至60℃搅拌，待反应完全并冷却至室温后，加入饱和碳酸氢钠溶液淬灭反应，分液后柱层析分离得到杂[4]芳烃大环化合物。

9、优选地，所述步骤1：将摩尔比为10:1的溴乙烷和2,6-二羟基萘放入圆底烧瓶中，配置饱和的氢氧化钠甲醇溶液，待氢氧化钠甲醇溶液温度降低后缓慢倒入圆底烧瓶，反应过程需氮气气体保护，加热至60～65℃搅拌反应；反应完成后冷却至室温，过滤掉多余液体，再用甲醇溶剂润洗2-3遍，放入真空干燥箱内升温至40～50℃抽干后得到中间产物。

10、优选地，所述步骤2中，所述柱层析洗脱剂为石油醚或二氯甲烷。

11、优选地，所述步骤2所得杂[4]芳烃大环化合物通过加热的方式除去溶剂分子进行活化。

12、优选地，所述活化的温度不低于120℃，时间不小于9小时。

13、本发明的又一目的是提供上述杂[4]芳烃大环化合物的应用。

14、所述杂[4]芳烃大环化合物作为主客体识别化合物的应用。

15、进一步地，所述杂[4]芳烃大环化合物可以对银离子进行识别。。

16、本发明的有益效果为：本发明的三氟乙酸催化体系操作方便、反应条件温和、快速、转化率高。本发明的所合成的杂[4]芳烃在石油化工原料提纯等方面具有潜在的应用前景。本发明所合成的杂[4]芳烃可以对银离子进行高效络合，从而达到识别的目的。

技术特征：

1.一种杂[4]芳烃大环化合物，所述化合物具有下述通式i的结构：

2.权利要求1所述杂[4]芳烃大环化合物的制备方法，其特征在于：其步骤如下：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤1：将摩尔比为10:1的溴乙烷和2,6-二羟基萘放入圆底烧瓶中，配置饱和的氢氧化钠甲醇溶液，待氢氧化钠甲醇溶液温度降低后缓慢倒入圆底烧瓶，反应过程需氮气气体保护，加热至60～65℃搅拌反应；反应完成后冷却至室温，过滤掉多余液体，再用甲醇溶剂润洗2-3遍，放入真空干燥箱内升温至40～50℃抽干后得到中间产物。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤2中，所述柱层析洗脱剂为石油醚或二氯甲烷。

5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述步骤2所得杂[4]芳烃大环化合物通过加热的方式除去溶剂分子进行活化。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述活化的温度不低于120℃，时间不小于9小时。

7.权利要求1所述杂[4]芳烃大环化合物作为主客体识别化合物的应用。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述杂[4]芳烃大环化合物对银离子进行识别。

技术总结
本发明涉及一种杂[4]芳烃大环化合物及其制备方法和应用，属于化合物合成领域。一种杂[4]芳烃大环化合物，所述化合物具有下述通式I的结构：所述杂[4]芳烃大环化合物按下述方法制得：首先将溴乙烷和2,6‑二羟基萘反应得到中间产物；将中间产物、1,3‑二甲氧基苯和多聚甲醛在三氟乙酸催化下反应，后柱层析分离得到。本发明的三氟乙酸催化体系操作方便、反应条件温和、快速、转化率高。本发明的所合成的杂[4]芳烃在石油化工原料提纯等方面具有潜在的应用前景。本发明所合成的杂[4]芳烃可以对银离子进行高效络合，从而达到识别的目的。

技术研发人员：周炯,陈靖宇
受保护的技术使用者：东北大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14