專利名稱：一種四氮雜冠醚的合成方法
技術領域：
本發明涉及有機材料合成領域，具體涉及一種四氮雜冠醚的合成方法。
背景技術：
冠醚又稱“大環醚”，是含多個氧原子的大環化合物。自1967年Pedersen首次報道冠醚的論文到1987年Pedersen、Lehn和Cram三人獲得諾貝爾化學獎，冠醚化學有了長足發展，此后幾十年中成為現代化學的熱門研究課題。目前冠醚化學及應用研究滲入到很多分支學科，如有機合成、配位化學、分析化學、萃取化學、金屬及同位素分離，及生物化學等領域。不同大小冠醚環可選擇不同金屬離子，具有重要的超分子識別功能。冠醚環上氧原子被氮原子取代時得到氮雜冠醚，由于此類冠醚對過渡金屬和重金屬離子具有較強絡合能力，其合成及應用受到人們的重視。由于氮雜冠醚氮原子上的氫比較活潑，是其它取代基的生長點，由此引入側鏈，生成氮支套索冠醚，也叫臂式冠醚。這種功能側臂通常含供電子原子，當金屬離子與環上原子結合的同時，還可與側臂的原子配位。臂式冠醚具有一定柔性，在配位過程中可調節誘導的三維空間，既增強配位能力，又提高對金屬離子的選擇性，是一種剛柔相濟的優良配體。關于二氮雜18-冠-6 (2N-18-C-6結構見下圖)的報道很多，而四氮雜 18-冠-6 0N-18-C-6，以下稱L)的研究卻很少，這與其極低的產率有關。
權利要求
1.一種四氮雜冠醚的合成方法，其特征在于，包括以下步驟向4，7，13，16-四對甲苯磺酰基-1，10-二氧-4，7，13，16-四氮-18-冠-6中加入濃硫酸，80°C 120°C油浴加熱反應；反應結束后將溶液冷卻，用NaOH溶液將pH調至12以上，過濾，用三氯甲烷萃取，然后干燥，蒸發濾液得白色固體，再用正庚烷重結晶，得1，10- 二氧-4，7，13，16-四氮-18-冠-6 晶體。
2.根據權利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述4，7，13，16-四對甲苯磺酰基-1，10-二氧-4，7，13，16-四氮-18-冠-6的合成方法為將N，N' -二對甲苯磺酰基乙二胺和K2CO3混合，加入N，N，_ 二甲基甲酰胺、2，2' -二氯二乙醚，150°C 170°C油浴加熱反應；停止反應后將溶液在4°C 5°C下冷卻，然后過濾、依次用丙酮和水分別清洗，干燥后用N，N，- 二甲基甲酰胺重結晶，得4，7，13，16-四對甲苯磺酰基-1，10-二氧-4，7，13，16-四氮-18-冠-6晶體。
3.根據權利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述N，N'-二對甲苯磺酰基乙二胺的合成方法為向NaOH溶液中加入乙二胺，40°C 60°C下水浴，再加入對甲苯磺酰氯，攪拌，然后加入無水乙醇繼續反應；反應結束后將溶液冷卻、過濾，將產物分別用水和乙醇進行清洗、干燥后用乙醇重結晶，得到N，N' -二對甲苯磺酰基乙二胺晶體。
4.根據權利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述油浴加熱反應的時間為70h IOOh0
5.根據權利要求1所述的合成方法，其特征在于，所述硫酸的體積與4，7，13，16-四對甲苯磺酰基-1，10-二氧-4，7，13，16-四氮-18-冠-6的質量比為lmL/g 6mL/g。
6.根據權利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述N，N'-二對甲苯磺酰基乙二胺和K2CO3的質量比為1 2. 5;所述N，N，-二甲基甲酰胺的體積與N，N' -二對甲苯磺酰基乙二胺的質量比為lmL/g 2mL/g。
7.根據權利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述2，2'-二氯二乙醚的體積與N， N' - 二對甲苯磺酰基乙二胺的質量比為0. 2mL/g 0. 6mL/g。
8.根據權利要求2所述的合成方法，其特征在于，所述停止反應將溶液在4°C 5°C以下冷卻的時間為20h Mh。
9.根據權利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述NaOH溶液中NaOH的濃度為 0. 03g/mL 0. 15g/mL，所述乙二胺的體積與NaOH的質量比優選為0. 5mL/g 2mL/g。
10.根據權利要求3所述的合成方法，其特征在于，所述對甲苯磺酰氯的質量與乙二胺的體積比為2g/mL 10g/mL，所述無水乙醇與乙二胺的體積比為1. 5 6。
全文摘要
本發明提供了一種四氮雜冠醚的合成方法，包括以下步驟向4，7，13，16-四對甲苯磺酰基-1，10-二氧-4，7，13，16-四氮-18-冠-6中加入濃硫酸，80℃～120℃油浴加熱反應；反應結束后將溶液冷卻，用NaOH溶液將pH調至12以上，過濾，用三氯甲烷萃取，然后干燥，蒸發濾液得白色固體，再用正庚烷重結晶，得1，10-二氧-4，7，13，16-四氮-18-冠-6晶體。本發明提供的四氮雜冠醚的合成方法簡易，成本低，產率高，合成的四氮雜冠醚純度高，利用該四氮雜冠醚進而可合成羧酸取代氮雜冠醚衍生物，為制備有機-無機復合材料并實現大規模生產提供了重要保障。
文檔編號C07D273/00GK102212042SQ201110096659
公開日2011年10月12日 申請日期2011年4月18日 優先權日2011年4月18日
發明者孫亞紅, 朱文祥, 楚楠凱, 王娟, 許妙瓊, 馬淑蘭 申請人:北京師大科技園科技發展有限責任公司, 北京師范大學