一種單羥基七元瓜環的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種單羥基七元瓜環制備方法，包括以下步驟：以普通七元瓜環，氧化劑過硫酸銨，還原劑亞硫酸氫鈉為反應物，三者之間的化學計量比在1:1.5?2:1.5?2；反應物溶解在二次蒸餾水中，以500mg普通七元瓜環計，二次蒸餾水的用量為60～70mg；通入氮氣1?3分鐘趕走水中溶解的氧氣，然后在氮氣保護下，反應溫度65～70℃，攪拌反應16～20 h，得到合成粗產品；單羥基七元瓜環的分離，得單羥基七元瓜環純品。本發明分離容易、產率高、方法簡單、安全環保、成本低廉。
【專利說明】
一種單羥基七元瓜環的制備方法
技術領域
[0001]屬于化學領域中的化工技術領域。具體來說涉及一種單羥基七元瓜環的制備方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]瓜環化學是超分子化學領域中的一門新興學科，發展至今不過幾十年的時間，但其優良的物理化學性質使其在超分子催化、超分子組裝、分子識別、離子通道、超分子生物、納米科學、超分子藥物學等領域顯現出廣闊的應用前景。
[0004]瓜環(Q[n])是由苷脲、甲醛在酸催化下經脫水縮合生成的一類超分子主體化合物。從瓜環結構來看，瓜環是具有類似于南瓜外形的環狀化合物，具有兩端開口的空腔，其兩端口大小相同，端口直徑小于空腔直徑。瓜環兩端口分別分布著與其結構單元數相同的羰基氧原子，同時瓜環壁上分布著相當于結構單元數四倍的氮原子。環繞在端口極性較強的氧原子形成了良好的鍵結合位點，所以能與親水性的物質、金屬離子等相互作用;而其空腔是非極性、疏水性的，不僅可以包結有機分子，還可以根據其空腔的大小，選擇性的容納尺寸、形狀相匹配的客體分子。目前為止，常見的瓜環(Q[n])主要有五、六、七、八元瓜環，在普通瓜環中無疑七元瓜環的應用價值最高。因為它擁有良好的水溶性，合適的空腔大小，對大多數的有機客體分子有較好的分子識別能力，因此其在環境分離、藥物載體，納米材料等很多領域有很大的潛在應用價值。然而其分子本身的惰性和在有機溶劑中的低溶解度在很大程度上限制了其實際應用，因此瓜環的衍生化一直是瓜環化學研究的熱點，是解決瓜環實際應用的物質基礎。目前瓜環的衍生化多為使瓜環帶上烷烴基團，如甲基、乙基、苯基，環己基等非活性基團，能夠帶上活性基團如羥基的研究報道特別少，到目前有關瓜環羥基化的文獻不超過4篇，主要是因為合成、分離非常困難。在2003年，韓國的Kim研究組首次以過硫酸鉀作為氧化劑在水溶液中直接將瓜環氧化為全取代羥基瓜環，這種方法簡單、方便，但是生成產物復雜(各種羥基取代基數目的七元瓜環都有)，分離困難，產率低，特別是七元瓜環，產率只有不到5%，重復實驗非常困難。
[0005]
【發明內容】
本發明的目的在于克服上述缺點而提供的一種分離容易、產率高、方法簡單、安全環保、成本低廉的單羥基七元瓜環的制備方法。
[0006]本發明的一種單羥基七元瓜環制備方法，包括以下步驟:
(I)單羥基七元瓜環的合成
以普通七元瓜環(Q[7])，氧化劑過硫酸銨((NH4)2S2O8),還原劑亞硫酸氫鈉(NaHSO3)為反應物，三者之間的化學計量比在1:1.5-2:1.5-2;反應物溶解在二次蒸餾水中，以500mg普通七元瓜環計，二次蒸饋水的用量為60?70mg;若要增大反應物的劑量，則二次蒸饋水的用量成比例增加。通入氮氣1-3分鐘趕走水中溶解的氧氣，然后在氮氣保護下，反應溫度65?70°C，攪拌反應16?20 h，得到合成粗產品；
(2)單羥基七元瓜環的分離
a、單羥基七元瓜環水溶液準備:將第(I)步得到的合成粗產品旋轉蒸發濃縮到原反應體積的30-35%備用；
b、色譜柱的準備:10g型號為MCIGEL CHP20P反相色譜填料(美國色譜科公司)加入200mL甲醇浸泡15min后傾倒出甲醇，再加入200mL二次蒸饋水浸泡15min，倒出水溶液后加適量二次蒸餾水使固定相呈漿狀，將固定相倒入外直徑為4cm，高度為50cm的玻璃柱中，100mL二次蒸餾水沖洗后備用；
C、取上述(a)步準備好的單羥基七元瓜環水溶液20mL，用滴管沿著玻璃柱的管壁緩慢地加入到色譜柱的頂端，同時打開柱子下端的閥門使溶液流出，保持流速在1-2滴/秒，待單羥基七元瓜環水溶液全部浸入到固定相中后，關閉活塞。塞入適量棉花于固定相的頂端并壓入一些玻璃塊以免在用流動相沖洗時破壞固定相的層面影響分離效果；用二次蒸餾水作為流動相進行沖洗，保持流速在1-2滴/秒，每1mL為一餾分進行收集，收集50-60餾分即可；
d、硅膠薄層板點板追蹤單羥基七元瓜環，單質碘為顯色劑，展開劑為蒸餾水:冰乙酸:甲酸=10:10:2(￥八八)；合并點板顯示為純的單羥基七元瓜環的餾分，65-70°(:旋蒸濃縮至體積為10 mL,冷卻至室溫，加入100 mL甲醇得白色沉淀，抽濾，沉淀用20 mL甲醇，20 mL丙酮洗滌后置于真空干燥器中，在70-80°C干燥12h，即得單羥基七元瓜環純品。
[0007]上述的一種單羥基七元瓜環制備方法，其中七元瓜環回收利用的方法:合并步驟(d)中的點板顯示為純的七元瓜環的餾分，65-70°C旋蒸濃縮至體積為10 mL,冷卻至室溫，加入100 mL甲醇得白色沉淀，抽濾，沉淀用20 mL甲醇，20 mL丙酮洗滌后置于真空干燥器中，在70-80°C干燥12h，得到的七元瓜環又可作為下一次單羥基七元瓜環合成的反應物。
[0008]上述的一種單輕基七元瓜環制備方法，其中色譜柱的再生方法，是以ImL/min的流速，體積比為20%的乙酸水溶液600mL沖洗色譜柱后，再用二次蒸饋水2000mL沖洗即可使色譜柱再生，進行下一次的分離。
[0009]上述的一種單羥基七元瓜環制備方法，其中當色譜柱的使用超過6次時，必須進行徹底的清洗，再生，保證色譜固定相填料孔徑的恢復，具體方法如下:固定沖洗流速為ImL/min，依次用體積比20%的乙酸水溶液600mL，二次蒸餾水2000mL，體積比20%的甲醇水溶液400mL，體積比50%的甲醇水溶液400mL，體積比80%的甲醇水溶液400mL，純甲醇400mL，體積比50%的甲醇水溶液400mL，100mL 二次蒸餾水沖洗色譜柱后，即可使色譜柱再生。
[0010]本發明與現有技術相比，具有明顯的有益效果，從以上技術方案可知:本發明采用反應物為普通七元瓜環，氧化劑為過硫酸錢，還原劑為亞硫酸氫鈉，三者的比例為1:1.5-2:1.5-2，反應溫度65?70°C，反應時間16?20 h合成單羥基七元瓜環。方法簡單、方便，生成產物主要是單羥基七元瓜環和未反應完全的七元瓜環，便于下一步的分離。純化分離方法采用MCI GEL CHP 20P(美國色譜科公司)反相色譜填料為固定相，水為流動相的反相色譜方法，得到14%左右產率的單羥基七元瓜環產品，比原來的方法5%提高了近3倍。使用的分離方法非常環保，單羥基七元瓜環的1HNMR核磁氫譜和MAD1-T0F-MASS質譜顯示，分離出的單羥基七元瓜環的純度達到了 95%以上。不使用有機溶劑而且分離出的未反應七元瓜環分離后還可循環使用，色譜柱重生后也可循環使用。
[0011]
具體實施方法實施例1:
一種單羥基七元瓜環制備方法，包括以下步驟:
(I)單羥基七元瓜環的合成
普通七元瓜環Q[7] (500mg, 0.43mmol),氧化劑過硫酸錢(NH4)2S2〇8 (147.2mg,
0.645mmol)還原劑亞硫酸氫鈉NaHSO3 (67.1mg, 0.645mmol)(三者的化學計量比為1:1.5:1.5)溶解在60 mg 二次蒸餾水中，通入氮氣I分鐘趕走水中溶解的氧氣，然后在氮氣保護下，反應溫度65°C，攪拌反應16小時即可完成。
[0012](2)單羥基七元瓜環的分離
a、樣品準備:將第(I)步得到的合成粗產品旋轉蒸發濃縮到18mL備用；
b、色譜柱的準備:10g型號為MCIGEL CHP20P反相色譜填料(美國色譜科公司)加入200mL甲醇浸泡15min后傾倒出甲醇，再加入200mL二次蒸饋水浸泡15min，倒出水溶液后加適量二次蒸餾水使固定相呈漿狀，將固定相倒入外直徑為4cm，高度為50cm的玻璃柱中，100mL二次蒸餾水沖洗后備用；
C、將上述準備好的ISmL單羥基七元瓜環水溶液用滴管沿著玻璃柱的管壁緩慢地加入到色譜柱的頂端，同時打開柱子下端的閥門使溶液流出，保持流速在I滴/秒，待樣品溶液全部浸入到固定相中后，關閉活塞。塞入適量棉花于固定相的頂端并壓入一些玻璃塊以免在用流動相沖洗時破壞固定相的層面影響分離效果。用二次蒸餾水作為流動相進行沖洗，保持流速在I滴/秒，每1mL為一餾分進行收集，收集50餾分，硅膠薄層板點板追蹤單羥基七元瓜環，單質碘為顯色劑，展開劑為蒸餾水:冰乙酸:甲酸=10:10:2(v/v/v);
d、合并步驟(c)中的點板顯示為純的單羥基七元瓜環的餾分，65°C旋蒸濃縮至體積為10 mL,冷卻至室溫;加入100 mL甲醇得白色沉淀，抽濾，沉淀用20 mL甲醇，20 mL丙酮洗滌后置于真空干燥器中，在70°C干燥12h，即得單羥基七元瓜環純品，產率為14.91%。
[0013]單羥基七元瓜環的1HNMR核磁氫譜和MAD1-T0F-MASS質譜顯示，分離出的單羥基七元瓜環的純度達到了 95%以上
實施例2:
一種單羥基七元瓜環制備方法，包括以下步驟:
(I)單羥基七元瓜環的合成
普通七元瓜環Q[7] (500mg, 0.43mmol),氧化劑過硫酸錢(NH4)2S2〇8 (166.85mg,
0.73mmol)還原劑亞硫酸氫鈉NaHSO3 (76.05mg, 0.73mmol)(三者的化學計量比為1: 1.7:1.7)溶解在65 mg 二次蒸餾水中，通入氮氣2分鐘趕走水中溶解的氧氣，然后在氮氣保護下，反應溫度68°C，攪拌反應18h完成。
[0014](2)單羥基七元瓜環的分離
a、樣品準備:將第(I)步得到的合成粗產品旋轉蒸發濃縮到20mL備用；
b、色譜柱的準備:10g型號為MCIGEL CHP20P反相色譜填料(美國色譜科公司)加入200 mL甲醇浸泡15min后傾倒出甲醇，再加入200mL二次蒸饋水浸泡15min，倒出水溶液后加適量二次蒸餾水使固定相呈漿狀，將固定相倒入外直徑為4cm，高度為50cm的玻璃柱中，100mL二次蒸餾水沖洗后備用；
C、將上述準備好的20 mL單羥基七元瓜環水溶液用滴管沿著玻璃柱的管壁緩慢地加入到色譜柱的頂端，同時打開柱子下端的閥門使溶液流出，保持流速在I滴/秒，待樣品溶液全部浸入到固定相中后，關閉活塞。塞入適量棉花于固定相的頂端并壓入一些玻璃塊以免在用流動相沖洗時破壞固定相的層面影響分離效果。用二次蒸餾水作為流動相進行沖洗，保持流速在I滴/秒，每1mL為一餾分進行收集，收集55餾分，硅膠薄層板點板追蹤單羥基七元瓜環，單質碘為顯色劑，展開劑為蒸餾水:冰乙酸:甲酸=10:10:2(v/v/v);
d、合并步驟(c)中的點板顯示為純的單羥基七元瓜環的餾分，68°C旋蒸濃縮至體積為10 mL,冷卻至室溫;加入100 mL甲醇得白色沉淀，抽濾，沉淀用20 mL甲醇，20 mL丙酮洗滌后置于真空干燥器中，在75°C干燥12h，即得單羥基七元瓜環純品。，產率為14.34%。
[0015]單羥基七元瓜環的1HNMR核磁氫譜和MAD1-T0F-MASS質譜顯示，分離出的單羥基七元瓜環的純度達到了 95%以上
實施例3:
一種單羥基七元瓜環制備方法，包括以下步驟:
(I)單羥基七元瓜環的合成
普通七元瓜環Q[7] (500mg , 0.43mmol),氧化劑過硫酸錢(NH4)2S20sl96.3mg，
0.86mmol)還原劑亞硫酸氫鈉NaHS0389.69mg, 0.86mmol)(三者的化學計量比為1: 2:2)溶解在70 mg二次蒸餾水中，通入氮氣3分鐘趕走水中溶解的氧氣，然后在氮氣保護下，反應溫度70 °C，攪拌反應20小時即可完成。
[0016](2)單羥基七元瓜環的分離
a、樣品準備:將第(I)步得到的合成粗產品旋轉蒸發濃縮到25mL備用；
b、色譜柱的準備:10g型號為MCIGEL CHP20P反相色譜填料(美國色譜科公司)加入200 mL甲醇浸泡15min后傾倒出甲醇，再加入200mL二次蒸饋水浸泡15min，倒出水溶液后加適量二次蒸餾水使固定相呈漿狀，將固定相倒入外直徑為5cm，高度為70cm的玻璃柱中，100mL二次蒸餾水沖洗后備用；
C、將上述準備好的25 mL單羥基七元瓜環水溶液用滴管沿著玻璃柱的管壁緩慢地加入到色譜柱的頂端，同時打開柱子下端的閥門使溶液流出，保持流速在2滴/秒，待樣品溶液全部浸入到固定相中后，關閉活塞。塞入適量棉花于固定相的頂端并壓入一些玻璃塊以免在用流動相沖洗時破壞固定相的層面影響分離效果。用二次蒸餾水作為流動相進行沖洗，保持流速在2滴/秒，每1mL為一餾分進行收集，大約收集60餾分即可;硅膠薄層板點板追蹤單羥基七元瓜環，單質碘為顯色劑，展開劑為蒸餾水:冰乙酸:甲酸=10:10: 2(v/v/
V);
d、合并步驟(c)中的點板顯示為純的單羥基七元瓜環的餾分，70°C旋蒸濃縮至體積為10 mL,冷卻至室溫，加入100 mL甲醇得白色沉淀，抽濾，沉淀用20 mL甲醇，20 mL丙酮洗滌后置于真空干燥器中，在80°C干燥12h，即得單羥基七元瓜環純品，產率為14.56%。
[0017]單羥基七元瓜環的1HNMR核磁氫譜和MAD1-T0F-MASS質譜顯示，分離出的單羥基七元瓜環的純度達到了 95%以上。
[0018]
以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，任何未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。
【主權項】
1.一種單羥基七元瓜環制備方法，包括以下步驟: (1)單羥基七元瓜環的合成 以普通七元瓜環Q[7]，氧化劑過硫酸銨，還原劑亞硫酸氫鈉為反應物，三者之間的化學計量比在I: 1.5-2:1.5-2;反應物溶解在二次蒸饋水中，以500mg普通七元瓜環計，二次蒸饋水的用量為60?70mg;通入氮氣1-3分鐘趕走水中溶解的氧氣，然后在氮氣保護下，反應溫度65?70°C，攪拌反應16?20 h，得到合成粗產品； (2)單羥基七元瓜環的分離 a、單羥基七元瓜環水溶液準備:將第(I)步得到的合成粗產品旋轉蒸發濃縮到原反應體積的30-35%備用； b、色譜柱的準備:色譜柱的固定相為MCIGEL CHP20P反相色譜填料，按常規方法準備; C、取上述(a)步準備好的單羥基七元瓜環水溶液20mL，用滴管沿著玻璃柱的管壁緩慢地加入到色譜柱的頂端，同時打開柱子下端的閥門使溶液流出，保持流速在1-2滴/秒，待單羥基七元瓜環水溶液全部浸入到固定相中后，關閉活塞， 塞入適量棉花于固定相的頂端并壓入一些玻璃塊以免在用流動相沖洗時破壞固定相的層面影響分離效果；用二次蒸餾水作為流動相進行沖洗，保持流速在1-2滴/秒，每1mL為一餾分進行收集，收集50-60餾分即可； d、硅膠薄層板點板追蹤單羥基七元瓜環，單質碘為顯色劑，展開劑v/v/v為蒸餾水:冰乙酸:甲酸=10:10:2;合并點板顯示為純的單羥基七元瓜環的餾分，65-70°C旋蒸濃縮至體積為10 mL,冷卻至室溫，加入100 mL甲醇得白色沉淀，抽濾，沉淀用20 mL甲醇，20 mL丙酮洗滌后置于真空干燥器中，在70-80°C干燥12h，即得單羥基七元瓜環純品。2.如權利要求1所述的一種單羥基七元瓜環制備方法，其中七元瓜環回收利用的方法:合并步驟(d)中的點板顯示為純的七元瓜環的餾分，65-70°C旋蒸濃縮至體積為10 mL,冷卻至室溫，加入100 mL甲醇得白色沉淀，抽濾，沉淀用20 mL甲醇，20 mL丙酮洗滌后置于真空干燥器中，在70-80°C干燥12h，得到的七元瓜環又可作為下一次單羥基七元瓜環合成的反應物。3.如權利要求1所述的一種單羥基七元瓜環制備方法，其中色譜柱的再生方法，是以lmL/min的流速，體積比為20%的乙酸水溶液600mL沖洗色譜柱后，再用二次蒸餾水2000mL沖洗即可使色譜柱再生，進行下一次的分離。4.如權利要求1或3所述的一種單羥基七元瓜環制備方法，其中當色譜柱的使用超過6次時，必須進行徹底的清洗，再生，保證色譜固定相填料孔徑的恢復，具體方法如下:固定沖洗流速為lmL/min，依次用體積比20%的乙酸水溶液600mL，二次蒸餾水2000mL，體積比20%的甲醇水溶液400mL，體積比50%的甲醇水溶液400mL，體積比80%的甲醇水溶液400mL，純甲醇400mL，體積比50%的甲醇水溶液400mL，100mL 二次蒸饋水沖洗色譜柱后，即可使色譜柱再生。
【文檔編號】C07D487/22GK106065019SQ201610400506
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月8日 公開號201610400506.0, CN 106065019 A, CN 106065019A, CN 201610400506, CN-A-106065019, CN106065019 A, CN106065019A, CN201610400506, CN201610400506.0
【發明人】董南
【申請人】貴州大學