專利名稱：制備交聯(lián)橋大環(huán)化合物的改進(jìn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及大環(huán)合成領(lǐng)域，更具體地說涉及交聯(lián)橋大環(huán)化合物的合成，它們用于質(zhì)子海綿皂或作為金屬鍵配位體，特別是制備含有氧化催化劑的過渡金屬鍵的配位體，后者例如用于洗衣洗滌劑。本發(fā)明還涉及含Mn的交聯(lián)橋大環(huán)絡(luò)合物的合成。
發(fā)明的背景雖然一般來說大環(huán)化學(xué)是極大發(fā)展的，但是制備交聯(lián)橋大環(huán)化合物的技術(shù)還是新的技術(shù)，某些這種大環(huán)如四氮雜環(huán)十四烷(cyclam)的交聯(lián)橋衍生物僅僅是最近少量地被合成，商業(yè)方法還是未知的。因?yàn)榻宦?lián)橋大環(huán)作為質(zhì)子海綿皂或者當(dāng)在漂白催化中作為配位體時(shí)具有獨(dú)一無二的優(yōu)點(diǎn)，因此極需要這種合成方法。
大環(huán)化合物已經(jīng)用許多方法合成，例如見“雜環(huán)化合物氮雜-冠大環(huán)(Heterocyclic compounds；Aza-crown macrocycles)”(J.S.Bradshaw et.al.Wiley Interscience.1993.)，該書也描述了許多上述配位體的合成。盡管一般來說大環(huán)合成是很好地發(fā)展了，但還沒有合成交聯(lián)橋大環(huán)化合物，交聯(lián)橋大環(huán)合成是很少見的，而且很困難，它包括許多步驟，并且使用令人不愉快的溶劑(DMF，乙腈等)。
對(duì)于已知大環(huán)1，4，8，11-四氮雜環(huán)十四烷的交聯(lián)橋(橫跨非鄰近氮原子的橋)知道的很有限，例如被Weisman等人描述(J.Amer.Chem.Soc.，1990，112(23)，8604-8605)，更具體地說，Weisman等人描述了宣稱為新的交聯(lián)橋四胺配位體的范圍(Chem.Commun.(1996)pp.947-948)，它們是雙環(huán)[6.6.2]，[6.5.2]和[5.5.2]體系，以及它們和Cu(II)及Ni(II)的絡(luò)合物，說明了該配位體在縫隙中配位金屬，所報(bào)道的具體絡(luò)合物是包括配位體1.1的絡(luò)合物
其中A是氫或芐基，并且(a)m＝n＝1；或(b)m＝1，n＝0；或(c)m＝n＝0，包括配位體為A＝H及m＝n＝1的Cu(II)氯化物絡(luò)合物；其中A＝H，及m＝n＝1或m＝n＝0的Cu(II)高氯酸鹽絡(luò)合物，配位體為A＝芐基，m＝n＝0的Cu(II)氯化物絡(luò)合物和配位體為A＝H，m＝n＝1的Ni(II)溴化物絡(luò)合物。上述少量的絡(luò)合物看來是已知的其中橋鍵沒有橫跨“鄰近”氮的全部絡(luò)合物。
Weisman還提供了交聯(lián)橋四氮雜環(huán)十四烷化合物的合成方法，使用三個(gè)步驟，其中兩個(gè)步驟用乙腈作溶劑。這些步驟是(1)母體大環(huán)和乙二醛反應(yīng)生成雙胺(bisaminal)；(2)雙胺用碘甲烷季銨化生成二甲基雙胺二碘化物和(3)還原第2步產(chǎn)生的二季銨化中間體，制備所需的產(chǎn)品。該步驟使用乙醇作為溶劑，明顯地需要在高度稀釋的條件下進(jìn)行合成，這是商業(yè)上不感興趣的，對(duì)于商業(yè)的實(shí)用性，其產(chǎn)率是有限的(第1步和第2步僅僅分別是80％和85％)。從需要交聯(lián)橋大環(huán)作為配位體的性質(zhì)及制備上述大環(huán)現(xiàn)存方法的限制來看，明顯需要一種合成交聯(lián)橋大環(huán)的改進(jìn)方法。
概括起來說，目前的合成有一個(gè)或多個(gè)限制(a)使用相對(duì)環(huán)境不希望的溶劑如乙腈；(b)需要“高度稀釋”的步驟，增加了溶劑的消耗；(c)在制造的不同階段需要從一種溶劑轉(zhuǎn)換為另一種溶劑，增加了費(fèi)用和復(fù)雜性；(d)需要大量過量的材料如烷基鹵化物和/或還原劑，造成浪費(fèi)。
因之極需要改進(jìn)交聯(lián)橋大環(huán)化合物的合成方法，特別是制備四氮雜環(huán)十四烷交聯(lián)橋衍生物的方法，以便提供有交聯(lián)橋大環(huán)配位體的含Mn絡(luò)合物的合成方法，本文所述和其它改進(jìn)是可靠的，并且從以下公開中可以清楚。
背景技術(shù)：
見發(fā)明背景部分所列的文獻(xiàn)，同時(shí)在Bradshaw等人所列的文獻(xiàn)中，Tabushi及合作者使用乙醇作為溶劑通過二聚化制備四氮雜大環(huán)，但是該大環(huán)不是交聯(lián)橋大環(huán)，同時(shí)所述方法也不能制備交聯(lián)橋大環(huán)化合物。
附圖的簡要說明

圖1是為達(dá)到本發(fā)明目的提出的方法的略圖，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本方法包括一系列的主要步驟，在圖1中用(A)，(B)和(C)標(biāo)出，這些單獨(dú)的步驟用粗體字標(biāo)出，連續(xù)進(jìn)行。該方法還優(yōu)選包括其它操作如(D)，(E)或(F)，其中的任何一個(gè)操作可以包括一個(gè)或多個(gè)步驟，用于處理主要步驟的粗產(chǎn)品。然后產(chǎn)品可以出售或用于進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，例如通過一步或多步制備有用的過渡金屬漂白催化劑(G)，該方法希望包括(A)，(B，(C)和(D)(如果有)1步或多步中的溶劑循環(huán)。
圖2也是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案的方法略圖。在該方法中，步驟(A)中的雙胺從相對(duì)便宜的非環(huán)胺生成；在步驟(B)中雙按被轉(zhuǎn)換為特殊的二季銨衍生物；步驟(C)將其還原；在步驟(D)中，用一個(gè)或多個(gè)分離操作將還原劑和溶劑分離；步驟(E)除去殘留的氫化物，該步驟通常是任選的，但如果在步驟D后有任何量的還原劑留下的話，該步驟是優(yōu)選的；步驟(F)分離出交聯(lián)橋大環(huán)化合物產(chǎn)品，它用于形成過渡金屬絡(luò)合物，后者用作洗滌劑中的漂白催化劑；步驟(G)任選包括最終產(chǎn)品的一個(gè)或多個(gè)提純步驟，生成交聯(lián)橋大環(huán)的過渡金屬絡(luò)合物。(A)-(G)以指定的順序進(jìn)行。
發(fā)明的概述一方面本發(fā)明涉及制備交聯(lián)橋多環(huán)大環(huán)化合物的方法，尤其是交聯(lián)橋四氮雜大環(huán)化合物，包括一系列步驟，優(yōu)選依順序衍生四氮雜環(huán)十四烷或特別是非環(huán)四胺的三個(gè)步驟，其中所述的一系列步驟使用，共有地在所述步驟中，基本上一個(gè)溶劑體系進(jìn)行。特別是所述溶劑體系是醇溶劑體系，更優(yōu)選溶劑體含約60-100％的C1-C4的醇，例如甲醇，乙醇，正丙醇，2-丙醇，正丁醇，叔丁醇或它們的混合物，乙醇和2-丙醇是特別優(yōu)選的。更一般的說，在優(yōu)選的實(shí)施方案中，低級(jí)醇和例如約0.1-70％的水的混合物，更優(yōu)選低級(jí)醇和例如從約1-40％的水的混合物也是有用的，并且經(jīng)濟(jì)。在極優(yōu)選的實(shí)施方案中，所述溶劑體系實(shí)質(zhì)上是乙醇或乙醇和水的混合物。溶劑體系優(yōu)選完全沒有乙腈。因此本發(fā)明保證以“一釜法”制備交聯(lián)橋大環(huán)，一般的說“一釜法”是極有利的，它減少了制造步驟和設(shè)備的投資。該優(yōu)點(diǎn)由于使用本發(fā)明的方法得到保證，該方法是簡單的，經(jīng)濟(jì)的，并且在環(huán)境可接受性方面得到了改進(jìn)。
本發(fā)明另一方面涉及制備交聯(lián)橋多環(huán)大環(huán)化合物的方法，包括衍生四氮雜環(huán)十四烷或特別是非環(huán)四胺的一系列步驟，包括使用季銨化試劑季銨化中間體，其中所述步驟使用最少量的所述季銨化試劑。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及制備交聯(lián)橋多環(huán)大環(huán)的方法，包括另一種第1步形成雙胺的反應(yīng)使(i)適當(dāng)?shù)姆黔h(huán)四胺和乙二醛反應(yīng)形成三環(huán)多環(huán)大環(huán)；和(ii)使其和二鹵代烷反應(yīng)，將三環(huán)化合物轉(zhuǎn)化為雙胺，二鹵代烷優(yōu)選和更一般地選自α，ω-二氯代烷，α，ω-二溴代烷，α，ω-二碘代烷，α，ω-二甲苯磺?；闊N及其混合物，更優(yōu)選α，ω-二溴代烷或α，ω-二甲苯磺酰基烷烴。
優(yōu)選本發(fā)明的第2步使用少于約15倍的所述季銨化試劑，一般來說約5-10倍所述季銨化試劑是優(yōu)選的。本文所述“試劑”是物料如步驟A中使用的乙二醛，步驟B中的季銨化試劑，步驟C中的還原劑，它們和大環(huán)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。除另有說明，本文所述試劑的比例以摩爾表示，因此對(duì)于試劑數(shù)量“三倍”于大環(huán)數(shù)量的比例是指用于官能化作用試劑的數(shù)量三倍于大環(huán)的摩爾數(shù)。合適的季銨化試劑是甲基碘，但是本方法包括提供另一環(huán)境可接受的季銨化試劑的進(jìn)一步的改進(jìn)，進(jìn)一步說明如下。
另一方面本發(fā)明包括制備交聯(lián)橋多環(huán)大環(huán)化合物的方法，包括衍生四氮雜環(huán)十四烷或特定的非環(huán)四胺的一系列步驟，包括還原二季銨化的中間體的步驟，其中所述步驟使用最少量的還原劑進(jìn)行，優(yōu)選所述步驟使用少于約15倍所述還原劑，更優(yōu)選還原劑是大環(huán)摩爾量的約2.5-10倍。
通常可以使用催化或非催化性的任何合適的還原劑。例如可以使用提供還原劑局部高濃度的含催化氫化材料的管式反應(yīng)器。另外，本文的一組優(yōu)選的還原劑(特別是一釜法)是非催化還原劑，例如Zn/HCl是公知的還原劑，其優(yōu)點(diǎn)是能夠在水中使用，并且能夠用于本發(fā)明。優(yōu)選的非催化還原劑是氫化物；更優(yōu)選能夠用于濕(含水的)體系的氫化物。優(yōu)選的氫化物是氫硼化物和甲硼烷，合適的氫硼化物選自氫硼化鈉和氫硼化鉀，也可以使用較少優(yōu)選的氫硼化鋰。當(dāng)在甲醇或乙醇中使用氫硼化物時(shí)，可以使用少量堿調(diào)節(jié)PH限制無畏的分解及從氫化物中釋放氫。和甲醇或乙醇比較，2-丙醇和叔丁醇公知的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生較少的無用的氫。
本發(fā)明還包括一種實(shí)質(zhì)上不存在鈉離子的方法。涉及本文的材料中的“實(shí)質(zhì)上不存在”或“實(shí)質(zhì)上沒有”是指不需要有意加入的原料，雖然偶爾數(shù)量是允許的。驚異地發(fā)現(xiàn)，鈉離子雖然有用，但是對(duì)反應(yīng)有某些不利的影響，所以除了偶爾的數(shù)量以外，在某些優(yōu)選的實(shí)施方案中應(yīng)該排除鈉離子。
雖然本發(fā)明總的來說不受限制，在另一方面本發(fā)明涉及依順序的每一個(gè)前述步驟的方法。如所指出的，這些步驟能夠用“一釜法”完成，以保證最大的益處。當(dāng)然實(shí)踐者可以不選擇最大的利益，例如假如不同的步驟是在多個(gè)制造區(qū)進(jìn)行，或者其它原因如在第3步需要使用特殊的氫化反應(yīng)器，在此情況下實(shí)踐者還可以在任何一個(gè)制造區(qū)或設(shè)備中改進(jìn)任何一個(gè)或兩個(gè)個(gè)別的步驟，以有利于他們自己。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明進(jìn)一步涉及在不需要真空蒸餾中間體的任何步驟中進(jìn)行的方法，以及在低溫下進(jìn)行的方法，特別是上述季銨化和還原步驟在約室溫到50℃下的低溫進(jìn)行，更優(yōu)選低于約50℃。
在優(yōu)選的上述方案中，所有的步驟在試劑濃度為試劑加溶劑總重量的7％或更高的情況下進(jìn)行，優(yōu)選試劑濃度超過試劑加溶劑總重量的15％，這使使用少量的和價(jià)值較低的制造設(shè)備及使用較低的安全量的可燃材料成為可能。
已經(jīng)很清楚看出，如通過交聯(lián)橋四氮雜十四烷衍生物非限制性地說明的，本發(fā)明在制備交聯(lián)橋大環(huán)化合物方面有許多優(yōu)點(diǎn)。確實(shí)，對(duì)于商業(yè)上生產(chǎn)用于背景技術(shù)中所述目的的交聯(lián)橋大環(huán)的可能性，本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)具有實(shí)質(zhì)上的不同。
最后，本發(fā)明涉及制備帶有交聯(lián)橋大環(huán)配位體的Mn絡(luò)合物的方法。所述方法包括，優(yōu)選在嚴(yán)格無氧和水(理想是完全無水的)條件下，使MnCl2和交聯(lián)橋多元大環(huán)進(jìn)行反應(yīng)制備所述絡(luò)合物。
除了另有說明，所有比例，比率和百分?jǐn)?shù)都是以重量為基準(zhǔn)，產(chǎn)率例外。產(chǎn)率以百分?jǐn)?shù)給出，百分?jǐn)?shù)表示按照給出的方程式進(jìn)行完全化學(xué)反應(yīng)時(shí)得到的百分?jǐn)?shù)，當(dāng)然百分產(chǎn)率可以按照指定反應(yīng)的重量或摩爾計(jì)算。
發(fā)明的詳細(xì)說明在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明包括有(A)，(B)和(C)三個(gè)主要步驟的方法，如圖1所示，任選還包括接著的附加步驟。在一個(gè)這樣的在另一優(yōu)選的實(shí)施方案中，按照以下反應(yīng)歷程制備順式四環(huán)化合物 本替換的程序稱為替換的步驟(A)，如所示包括步驟A(i)和A(ii)。更詳細(xì)地說，適合的四胺，N，N’-雙-(2-氨基乙基)-1，3-丙烷二胺和乙二醛進(jìn)行反應(yīng)，乙二醛通常為約1-10摩爾當(dāng)量，優(yōu)選約0.8-1.5摩爾當(dāng)量，1摩爾當(dāng)量十分合適，反應(yīng)優(yōu)選在乙醇中進(jìn)行，溫度范圍約0-100℃，更優(yōu)選0-25℃，反應(yīng)時(shí)間約1分鐘到7天，優(yōu)選約15分鐘到2小時(shí)， 中間產(chǎn)品即所示結(jié)構(gòu)的三環(huán)化合物或者用蒸餾的方法分離，或者不用改變反應(yīng)器進(jìn)一步反應(yīng)形成順式四環(huán)化合物。三環(huán)轉(zhuǎn)變?yōu)轫樖剿沫h(huán)的反應(yīng)適合使用1，3-二鹵代丙烷，通常為1，3-二溴代丙烷或1，3-丙二醇的二甲苯磺酰酯進(jìn)行。合適的溶劑是乙醇(理想的一釜法)或乙腈。使用堿防止三環(huán)胺反應(yīng)物質(zhì)子化繼續(xù)反應(yīng)。合適的堿范圍很寬，包括碳酸鉀或抵抗烷基化作用的有機(jī)堿如二異丙基乙基胺(Koenig’s堿)。堿的數(shù)量一般為1-10當(dāng)量，優(yōu)選約2-6當(dāng)量。反應(yīng)溫度約0-100℃，更優(yōu)選0-30℃。反應(yīng)時(shí)間約15分鐘到7天，優(yōu)選約30分鐘到2小時(shí)。依賴于所用的堿，后處理有所變化，例如使用碳酸鉀時(shí)，過濾反應(yīng)混合物除去固體堿，蒸發(fā)濾液得到固體的順式四環(huán)化合物；使用有機(jī)堿時(shí)，蒸發(fā)溶劑后將蒸發(fā)液繼續(xù)蒸餾。
步驟(B)非限定性地說明如下
MF＝C12H22N4MF＝CH3l C14H28l2N4MW＝222.33 MW＝141 93506 21Moles＝9 98 Moles＝59 88 506 040351Mass＝2.215gmMass＝8500gmC33 2％H56％1 50 1％N11 1％Source Aldnch制備順式四環(huán)以后(步驟(A)的任何變更的產(chǎn)品)，將其如反應(yīng)歷程中非限制性地說明的那樣，使用烷基鹵化物(CH3I)進(jìn)行季銨化。該步驟的產(chǎn)率是約80％或更高，一般能夠達(dá)到產(chǎn)率80％；更一般地說，本步驟中試劑的濃度為包括水(如果有)的所有溶劑總重量的約7-20％或更高。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，約2.01-14當(dāng)量，優(yōu)選2.5-8當(dāng)量，例如7當(dāng)量的碘甲烷加入到反應(yīng)溶液中，用任何通常的方法如機(jī)械驅(qū)動(dòng)的攪拌器(無火花馬達(dá))攪拌溶液。更一般地說，可以使用任何一種或多種烷基碘，例如碘甲烷和1-碘丙烷。如從以下的工作實(shí)施例可以看出，除了甲基碘以外，通過加入第2種烷基碘，步驟(B)可以改進(jìn)為得到另外的大環(huán)化合物作為本發(fā)明的替換產(chǎn)品。反應(yīng)溫度維持一般范圍約10-38℃，更優(yōu)選約15-30℃。在反應(yīng)溫度的低端，有較多單季銨化的中間體(反應(yīng)式中未表示)沉淀的傾向；在反應(yīng)溫度的高端，有形成不需要的副產(chǎn)品如三季銨化的衍生物(反應(yīng)式中未表示)的較大傾向。理想地從副產(chǎn)品形成傾向和單季銨化中間體被沉淀綜合評(píng)價(jià)，但是為了提高反應(yīng)速度，需要維持單季銨化中間體的小顆粒及盡可能高的表面積。劇烈攪拌，少量調(diào)節(jié)溶劑體系或適當(dāng)?shù)奶砑觿┤缍栊运苄缘姆氢c鹽能夠有所幫助。步驟(B)的反應(yīng)時(shí)間約0.5-72小時(shí)，當(dāng)不進(jìn)行任何測定以加速反應(yīng)時(shí)，通常的反應(yīng)時(shí)間約24-72小時(shí)，例如約48小時(shí)。加入甲基碘約1小時(shí)后，上述的單季銨化中間體從溶液中分離出來，反應(yīng)例如用C-13NMR進(jìn)行監(jiān)視較好。當(dāng)反應(yīng)形成二季銨化產(chǎn)品完全時(shí)，如果需要，乙醇可以被虹吸出來(這十分方便，特別是對(duì)于本發(fā)明一釜法)。只要可能，在本步驟及其它步驟中的溶劑被循環(huán)是理想的，循環(huán)溶劑可以通過任何方便的方法，例如使用常規(guī)的蒸餾儀器進(jìn)行。步驟(B)的固體產(chǎn)品用乙醇洗滌數(shù)次，除去過量的甲基碘，步驟(B)能夠在大氣壓下進(jìn)行，但是季銨化試劑沸點(diǎn)低時(shí)，任何合適的高壓是十分合適的。
其它烷基鹵化物，如氯甲烷，或者更一般地說，其它季銨化試劑如硫酸二甲酯，甲苯磺酸甲酯也可以用于上述方法。如所指出的，當(dāng)單季銨化物被加溶時(shí)，反應(yīng)時(shí)間較快，但是較快的反應(yīng)時(shí)間，例如使用硫酸二甲酯/水/乙醇時(shí)，可能增加形成不需要的三季銨化產(chǎn)物的傾向。
如所指出的，本步驟所需的產(chǎn)品，即在圖示中表示的二季銨化物是從最初形成的實(shí)際上不溶的單季銨化物得到的。相對(duì)來說二季銨化物比單季銨化物更不溶，為了加速反應(yīng)，加溶單季銨化物是合理的，但是單季銨化物中間體的過分加溶(它又會(huì)導(dǎo)致二季銨化物的不需要的加溶)在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中是要避免的，由此來限制不需要的三季銨化物的形成。
步驟(C)的非限制性說明 MF＝C14H20l2N4MF＝NaBH4C14H30N4MW＝506.21 MW＝37.83 254.41Moles＝9.98 Moles＝120 254.247047Mass＝5050gm.Mass＝4.530gm C66.1％H11.9％N22.0％SourceAldnch步驟(C)是還原步驟，一般產(chǎn)率是80％或更高，來自步驟(B)的二季銨化反應(yīng)的固體溶解在水中，加入乙醇制成80％的乙醇溶液，二季銨化物的最終濃度是溶劑總重量(例如81∶19的乙醇∶水)的20％。更一般地說，C1-C4的低級(jí)醇均可用于步驟(A)，(B)和(C)，在步驟(C)中優(yōu)選的溶劑體系包括約50-95％的低級(jí)醇和平衡水，于攪拌下，用任何方便的方法慢慢加入過量的氫硼化鈉，優(yōu)選約3-10當(dāng)量，例如6當(dāng)量。假如需要避免處理固體，并且很好地控制加入的話，氫硼化鈉例如可以在溶劑中淤漿化，并且以淤漿加入是方便的。加入氫硼化鈉時(shí)反應(yīng)放熱很多，如果需要的話，使用冷卻裝置如冰浴，使溫度維持在約0-80℃，更優(yōu)選約20-50℃。所有氫硼化鈉加完后，攪拌反應(yīng)混合物一般約1.5-72小時(shí)，通常直到乙醇回餾。步驟(C)于低溫下較長的反應(yīng)時(shí)間是最安全的，通入惰性氣體如氮?dú)?，特別是從反應(yīng)器上部清洗出氫，可以進(jìn)一步增加安全性。本發(fā)明的合適的還原劑包括氫硼化物，但是優(yōu)選非鈉鹽形式，任選反應(yīng)用離子噴霧質(zhì)譜法監(jiān)視。
以上構(gòu)成了全部基本反應(yīng)，可以看出全部上述過程都使用乙醇或相應(yīng)的低級(jí)醇(優(yōu)選帶有一些水)作為溶劑，粗產(chǎn)品作為進(jìn)一步加工的中間體。
步驟(D)-(G)從圖1可以看出和圖2進(jìn)一步說明，在步驟(C)之后可以有任何替換步驟或各步驟的結(jié)合，例如當(dāng)步驟(C)結(jié)束后，可以進(jìn)行圖1指定的步驟(E)。在該步驟中用37％的HCl將pH調(diào)節(jié)到1-2(慢慢加入酸，反應(yīng)放熱)，減壓下濃縮反應(yīng)溶液成為稠的淤漿，稠淤漿然后例如用8M的KOH調(diào)節(jié)到堿性(pH大于14)。假如需要，產(chǎn)品用甲苯萃取，并且如通過蒸餾進(jìn)一步提純，然而本發(fā)明的優(yōu)選上述方案不需要包括真空蒸餾。
圖1中的另一處理程序(D)，包括簡單地蒸發(fā)步驟(C)的粗產(chǎn)品至干，然后用乙醇萃取，從殘留的鹽中分離出有機(jī)產(chǎn)物。另一替換的處理步驟(F)是從粗反應(yīng)混合物中直接蒸餾所需產(chǎn)品，然后優(yōu)選通過本發(fā)明方法與MnCl2反應(yīng)，將產(chǎn)品轉(zhuǎn)換為有用的過渡金屬絡(luò)合物，特別是二氯-Mn(II)絡(luò)合物，后者是有效的漂白催化劑。
更詳細(xì)地說，參考圖2，優(yōu)選的處理程序包括步驟(D)(i)例如通過簡單過濾除去還原劑；(D)(ii)例如通過蒸發(fā)除去溶劑；(E)例如通過如上述的用酸處理，隨后用堿處理除去殘留的氫化物和(F)例如通過簡單蒸餾分離所需的交聯(lián)橋大環(huán)化合物步驟(F)的產(chǎn)品用于隨后的步驟(G)，形成過渡金屬絡(luò)合物，例如錳的絡(luò)合物。
本方法優(yōu)選的產(chǎn)品(步驟(C)的產(chǎn)品)是5，12-二甲基-1，5，8，12-四氮雜-雙環(huán)[6.6.2]十六烷。當(dāng)四氮雜十四烷用作母體大環(huán)時(shí)，得到該產(chǎn)物，但是本發(fā)明的方法不限于這個(gè)特定的產(chǎn)品，因?yàn)楸景l(fā)明的方法同樣可以制備任何一種廣泛范圍的交聯(lián)橋大環(huán)。例如可以有一個(gè)或多個(gè)任何取代基如烷基或烷基芳基方便地連接到步驟(A)所用的母體大環(huán)上。而且通過在步驟(B)中改變?yōu)榕c其它烷基鹵一起加入甲基鹵，采用本方法可以制備其它大環(huán)化合物，例如通過使用1-碘代丁烷和碘甲烷的混合物，采用本方法可以制備5-正丁基-12-甲基-1，2，8，12-四氮雜-雙環(huán)[6.6.2]十六烷，即優(yōu)選通過先加入當(dāng)量的碘代丁烷，然后加入當(dāng)量的碘甲烷連續(xù)地反應(yīng)制備上述化合物。同樣，本發(fā)明能夠用來制備交聯(lián)橋大環(huán)5-芐基-12-甲基-1，5，8，12-四氮雜-雙環(huán)[6.6.2]十六烷，在步驟(B)中通過簡單地改變?yōu)榧尤爰谆夂推S基溴代替僅僅加入甲基碘制備上述化合物。所有上述交聯(lián)橋大環(huán)都能夠采用本發(fā)明的理想特征制備，例如不必使用二甲基甲酰胺或乙腈，并且特別是步驟(A)有改進(jìn)的產(chǎn)率，具有大的經(jīng)濟(jì)利益。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案中，大環(huán)配位體可以直接和作為無機(jī)鹽的錳(不帶有有機(jī)配位體如吡啶)反應(yīng)，形成有用的過渡金屬絡(luò)合物。氯化錳的來源包括分析級(jí)和工業(yè)級(jí)的氯化錳，可以是完全無水的或部分干燥的。氯化錳可以從Cbemetals corp.，Spectrum Bulkchemicals corp.，American International Chemical Inc.，BarkerIndustries INc.，和Mineral Research and Development Crop買到。如Kirk-Othmer’s Encyclopedia指出的，氯化錳可以通過將碳酸鹽或氧化物溶解于鹽酸中制備，重金屬污染可以通過加入碳酸錳提高pH沉淀除去，隨后過濾，濃縮溶液，冷卻，收集MnCl2·4H2O結(jié)晶。假如需要無水產(chǎn)品，需要于最終溫度220℃在旋轉(zhuǎn)干燥器中脫水。無水氯化錳也可以通過金屬錳，碳酸鹽或氧化物和干燥的鹽酸反應(yīng)制備。在Chemetals Corp.，是以將氧化錳(II)用鹽酸浸提的方法制備氯化錳，最初反應(yīng)完成以后加入碳酸錳以沉淀重金屬雜質(zhì)，過濾雜質(zhì)，濃縮溶液，冷卻，分離出氯化錳，在旋轉(zhuǎn)干燥器中加熱到200℃以上得到無水氯化錳。對(duì)于得到高質(zhì)量的MnCl2·XH2O，原料使用金屬錳或高純度的MnO。為了直接制備無水MnCl2，于700-1000℃氯化金屬錳或鐵錳合金。存在于產(chǎn)品中的任何三氯化鐵用升華的方法除去。關(guān)于氯化錳更詳細(xì)的資料參見Kirk Othmer’s，Encycl opedia ofChemical Technology，4th Ed..Wiley，1991，“錳化合物”pp.991及下述。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是能夠進(jìn)行從步驟(A)到(G)(見圖1)，不用制備錳和有機(jī)配位體的中間絡(luò)合物。而且雖然需要高純度的氯化錳，特別是完全無水的氯化錳，但是本發(fā)明的反應(yīng)十分順利。進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是可以使用98％+和99％+級(jí)別的氯化錳，它們不是完全無水的，價(jià)格比較便宜。另一方面，對(duì)于最精確的純度，使用純金屬的無水方法制備的氯化錳是理想的，并且完全屬于本文的范圍。
本文的多環(huán)大環(huán)配位體(步驟(C)的產(chǎn)品)能夠以任何方便的方式和氯化錳反應(yīng)，見實(shí)施例10和11，方法(II)的(b)。本發(fā)明步驟(G)方法的上述非限制性說明的任何變化都屬于本發(fā)明的范圍，例如當(dāng)對(duì)于最好的結(jié)果是有益的時(shí)候，可以削去氬氣，氮?dú)饧懊摎夥椒?，特別是在大規(guī)模的商業(yè)生產(chǎn)的時(shí)候；同樣，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)和其它實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的操作能夠擴(kuò)大到商業(yè)規(guī)模。能夠使用任何常規(guī)的有機(jī)溶劑，例如乙腈，雖然其它溶劑也可以。一般來說，步驟(G)的大環(huán)配位體轉(zhuǎn)化為過渡金屬絡(luò)合物在約室溫到100℃進(jìn)行，優(yōu)選約40-80℃，沒有水有意地加入到溶劑體系中，壓力一般為大氣壓，盡管如果需要可以使用高壓，例如當(dāng)含有揮發(fā)性溶劑的時(shí)候。
本發(fā)明用于以下實(shí)施例進(jìn)一步非限定性地說明。
實(shí)施例1以上詳細(xì)記載的步驟(A)+(B)+(C)說明的本發(fā)明的方法使用以下參數(shù)進(jìn)行步驟(A)試劑母體大環(huán)，MW506.21，10摩爾；步驟(B)試劑步驟A的產(chǎn)品和碘甲烷；步驟(C)試劑步驟B的產(chǎn)品和氫硼化鈉；所有步驟在一個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行，裝備機(jī)械攪拌和沒有氣體的進(jìn)出口，使用氮?dú)饣驓鍤鉀_洗氫氣。
壓力溫度 時(shí)間 試劑 試劑的總濃度溶劑(atm)(℃)(hrs.)(對(duì)大環(huán)的摩爾比)(％)步驟(A)1 30 1 1∶1 7 乙醇/水(97∶3vol)*步驟(B)1 38 386∶1 7 步驟A的溶劑步驟(C)1 40 246∶1 20 乙醇/水(80∶20vol)*變化的步驟(C)1 78 2 4∶1 20 乙醇/水(80∶20vol)**為了處理物料方便，體積比可以用已知密度容易地轉(zhuǎn)換為重量比，和本文其它地方所列的優(yōu)選重量比一致。
實(shí)施例2重復(fù)實(shí)施例1的方法，只是用等摩爾量的硫酸二甲酯代替碘甲烷。
實(shí)施例3重復(fù)實(shí)施例1的方法，只是用等摩爾量的氫硼化鉀代替氫硼化鈉。
實(shí)施例4重復(fù)實(shí)施例1的方法，只是步驟A和B中的溶劑體系僅是乙醇。
實(shí)施例5重復(fù)實(shí)施例1的方法，只是溶劑體系基本上是水。
實(shí)施例6重復(fù)實(shí)施例1的方法，只是步驟A和B在原來的反應(yīng)器中進(jìn)行，步驟C在第二個(gè)反應(yīng)器中進(jìn)行，第一個(gè)反應(yīng)器不需要處理氫氣的放出。
實(shí)施例7重復(fù)實(shí)施例1的方法，只是試劑對(duì)大環(huán)比在步驟A，B和C中分別為1.1倍，3倍和3倍(實(shí)施例1的表格第5欄的數(shù)字是1.1∶1，3∶1和3∶1)。在另一變化中，用碘甲烷和1-碘代丁烷混合物代替實(shí)施例1中的碘甲烷，說明本方法可以用于制備不同類型的交聯(lián)橋大環(huán)化合物。
實(shí)施例8
實(shí)施例1產(chǎn)品的提純(常規(guī)的)實(shí)施例1的水相粗產(chǎn)品用5份甲苯萃取，合并萃取液并蒸發(fā)，于100℃/0.1mmHg進(jìn)行真空蒸餾。
實(shí)施例9本實(shí)施例進(jìn)一步說明提純以后，實(shí)施例1的產(chǎn)品用本發(fā)明的方法轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫钠状呋瘎?br> C14H30Cl2MnN4MF＝C14H30N4MF＝MnCl2380.26MW＝254 41 MW＝125.84 379.122798Moles＝599 Moles＝5 6 C44 2％H 8.0％Cl 18.6％Mn 14 4％N 14 7％Mass＝1520gmMass＝704 7gmSourceAldnch按照本發(fā)明試劑是無水的形式，常規(guī)提純(例如蒸餾)以后，實(shí)施例1的產(chǎn)品在10％的乙腈溶液中成為淤漿，用氬氣脫氣，加入無水MnCl2(更經(jīng)濟(jì)是加入98％或99％品級(jí)的)，于氬氣氣氛下回餾反應(yīng)4小時(shí)。以顏色進(jìn)行定性監(jiān)視淡藍(lán)色明確指定反應(yīng)進(jìn)行正常，任何侵入的空氣使顏色變暗。反應(yīng)混合物通過玻璃微纖維過濾器過濾，如果需要，再通過0.2微米的過濾器，減壓下濃縮濾液至干，懸浮固體，用2倍體積的甲苯洗滌5次，過濾并且干燥。
實(shí)施例10[Mn(Bcyclam)Cl2]的合成本實(shí)施例進(jìn)一步說明提純以后實(shí)施例1的產(chǎn)品轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫钠状呋瘎?br> (a)方法I“Bcyclam”(5，12-二甲基-1，5，8，12-四氮雜-雙環(huán)[6.6.2]十六烷)是本發(fā)明方法的產(chǎn)品，將Bcyclam(1.00g，3.93mmol)溶解于無水CH3CN(35ml，從CaH2中蒸餾)中，溶液于15mm下抽真空直到CH3CN開始沸騰，反應(yīng)瓶用氬氣恢復(fù)到大氣壓，脫氣過程重復(fù)4次。于氬氣氣氛下加入用文獻(xiàn)方法(J.Inorg.Nucl.Chem.(1974)36，1535；H.T.Witteveen et.al.)合成的Mn(吡啶)2Cl2(1.12g，3.93mmol)?；鞚岬姆磻?yīng)溶液慢慢變暗，室溫?cái)嚢柽^夜，反應(yīng)溶液變?yōu)閹в袘腋〖?xì)顆粒的暗棕色。反應(yīng)溶液用0.2微米的纖維過濾，濾液是淡褐色的。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器將濾液蒸發(fā)至干，于0.05mm，室溫下干燥過夜以后，收集1.35g米色的固體產(chǎn)品，產(chǎn)率90％。元素分析[Mn(Bcyclam)Cl2]的理論值％Mn14.45；％C44.22；％H7.95；MnC14H30N4Cl2MW＝380.26；測定值％Mn14.98；％C44.48；％H7.86；離子噴霧質(zhì)譜表明一個(gè)主峰在354mu，相當(dāng)于[Mn(Bcyclam)(formate)]+。
(b)方法II(本發(fā)明的方法)新蒸餾的Bcyclam(本發(fā)明的產(chǎn)品)(25.00g，0.0984mol)溶解于無水CH3CN(900ml，從CaH2中蒸餾)中。溶液于15mm下抽真空直到CH3CN開始沸騰，反應(yīng)瓶用氬氣恢復(fù)到大氣壓，脫氣過程重復(fù)4次，于氫氣氣氛下加入MnCl2(11.25g，0.0894mol)，混濁的反應(yīng)溶液立即變暗，回餾下攪拌4小時(shí)以后，反應(yīng)溶液變?yōu)閹в袘腋〖?xì)顆粒的暗棕色。假如需要，反應(yīng)溶液用0.2微米的過濾器于干燥條件下過濾，濾液是淡褐色的。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器將濾液蒸發(fā)至干，所得褐色固體于0.05mm，室溫下干燥過夜，固體懸浮于甲苯(100ml)中，加熱回餾，傾出甲苯，用另100ml甲苯重復(fù)上述過程。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器除去平衡的甲苯， 于0.05mm，室溫下干燥過夜，收集31.75g淡藍(lán)色固體產(chǎn)品，產(chǎn)率93.5％。元素分析[Mn(Bcyclam)Cl2]的理論值％Mn14.45；％C44.22；％H7.95；％N14.73；％Cl18.65；MnC14H30N4Cl2，MW＝380.26；測定值％Mn14.69；％C44.69；％H7.99；％N14.78；％Cl18.90；(Karl Fischer水分0.68％)；離子噴霧質(zhì)譜表明一個(gè)主峰在354mu，相當(dāng)于[Mn(Bcyclam)(formate)]+。
實(shí)施例11[Mn(C4-Bcyclam)Cl2]的合成，其中C4-Bcyclam＝5-正丁基-12-甲基-1，5，8，12-四氮雜-雙環(huán)[6.6.2]十六烷
(a)C4-Bcyclam的合成 以下合成是常規(guī)的，用來作為比較的目的，但是產(chǎn)品(III)(見下文)是上述本發(fā)明方法制備的另一大環(huán)化合物，只是簡單地通過在本發(fā)明方法的步驟(B)中增加另外的烷基鹵化物，1-碘代丁烷。四環(huán)加成物(I)能夠使用本發(fā)明的步驟(A)制備，或者為了比較使用文獻(xiàn)的方法制備(H.Yamamoto & K.Marouka.J.Amer.Chem.Soc.，(1981)103，4191)。(I)(3.00g，13.5mmol)溶解于無水CH3CN(50ml，從CaH2中蒸餾)中，于氬氣氛下往攪拌著的溶液中加入1-碘代丁烷(24.84g，135mmol)。室溫?cái)嚢枞芤?天，加入4-碘代丁烷(12.42g，67.5mmol)，于室溫再攪拌溶液5天，在此條件下，通過13C-NMR證明，(I)用1-碘代丁烷完全單烷基化。加入碘甲烷(26.5g，187mmol)，室溫?cái)嚢枞芤?天，反應(yīng)物用Whatman4#紙過濾及真空過濾，收集白色固體II(6.05g，82％)。13C-NMR(CDCl3)16.3，21.3，21.6，22.5，25.8，49.2，50.1，51.4，52.6，53.9，54.1，62.3，63.5，67.9，79.1，79.2ppm；電子噴霧質(zhì)譜(MH+/2，147)。
II(6.00g，11.0mmol)溶解于95％的乙醇(500ml)中，加入氫硼化鈉(11.0g，290mmol)，反應(yīng)變?yōu)槿榘咨?。于氬氣氛下攪拌反?yīng)3天，1小時(shí)內(nèi)將鹽酸(100ml，濃的)慢慢滴加到反應(yīng)混合物中，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸發(fā)反應(yīng)混合物至干。白色殘留物溶解于氫氧化鈉(500ml，1.00N)中，溶液用甲苯(2×150ml)萃取。合并甲苯層，用硫酸鈉干燥，過濾除去硫酸鈉以后，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸發(fā)甲苯至干。于室溫及高真空下(0.05mm)干燥所得油狀物過夜，得到無色油狀物2.95g，90％。用短程蒸餾儀器蒸餾(同時(shí)于0.05mm下加熱到115℃)上述油狀物(2.10g)，產(chǎn)量200g。13C-NMR(CDCl3)14.0，20.6，27.2，27.7，30.5，32.5，51.2，51.4，54.1，54.7，55.1，55.8，56.1，56.5，57.9，58.0，59.9ppm；質(zhì)譜(MH+297)。
(b)[Mn(C4-Bcyclam)Cl2]的合成，(按照本發(fā)明)C4-Bcyclam(2.00g，6.76mmol)于無水CH3CN(75ml，從CaH2中蒸餾)中淤漿，溶液于15mm下抽空直到CH3CN開始沸騰，反應(yīng)瓶用氬氣恢復(fù)到大氣壓，脫氣過程重復(fù)4次，于氬氣氣氛下加入MnCl2(0.81g，6.43mmol)，褐色混濁的反應(yīng)溶液立即變暗，回餾下攪拌4小時(shí)以后，反應(yīng)溶液變?yōu)閹в袘腋〖?xì)顆粒的暗棕色，反應(yīng)溶液用0.2微米的過濾器于干燥條件下過濾，濾液是淡褐色的。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器將濾液蒸發(fā)至干，所得白色固體懸浮于甲苯(50ml)中，加熱回餾，傾出甲苯，用另100ml甲苯重復(fù)上述過程，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器除去平衡的甲苯，于0.05mm，室溫下干燥過夜，收集2.4g淡藍(lán)色固體產(chǎn)品(III)，產(chǎn)率88％；離子噴霧質(zhì)譜表明一個(gè)主峰在396mu，相當(dāng)于[Mn(Bcyclam)(formate)]+。
實(shí)施例12[Mn(Bz-Bcyclam)Cl2]的合成，其中Bz-Bcyclam＝5-芐基-12-甲基-1，5，8，12-四氮雜-雙環(huán)[6.6.2]十六烷 (a)Bz-Bcyclam的合成類似于上述合成C4-Bcyclam的方法合成該大環(huán)，只是用芐基溴代替本方法步驟(B)中使用的1-碘代丁烷。13C-NMR(CDCl3)27.6，28.4，43.0，52.1，52.2，54.4，55.6，56.4，56.5，56.9，57.3，57.8，60.2，60.3，126.7，128.0，129.1，141.0 ppm；質(zhì)譜(MH+331)。
(b)[Mn(Bz-Bcyclam)Cl2]的合成類似于上述合成[Mn(C4-Bcyclam)Cl2]的方法制備該絡(luò)合物，只是用Bz-Bcyclam代替C4-Bcyclam。離子噴霧質(zhì)譜表明一個(gè)主峰在430mu，符合于[Mn(Bz-Bcyclam)(formate)]+。
實(shí)施例13[Mn(C8-Bcyclam)Cl2]的合成，其中C8-Bcyclam＝5-正辛基-12-甲基-1，5，8，12-四氮雜-雙環(huán)[6.6.2]十六烷 (a)C8-Bcyclam的合成類似于上述合成C4-Bcyclam的方法合成該配位體，只是用1-碘代辛烷代替1-碘代丁烷。質(zhì)譜(MH+353)。
(b)[Mn(C8-Bcyclam)Cl2]的合成類似于上述合成[Mn(C4-Bcyclam)Cl2]的方法制備該絡(luò)合物，只是用C8-Bcyclam代替C4-Bcyclam。離子噴霧質(zhì)譜表明一個(gè)主峰在452mu，符合于[Mn(C8-Bcyclam)(formate)]+。
實(shí)施例14[Mn(H2-Bcyclam)Cl2]的合成，其中H2-Bcyclam＝1，5，8，12-四氮雜-雙環(huán)[6.6.2]十六烷 類似于上述合成C4-Bcyclam的方法合成H2-Bcyclam，只是用芐基溴代替1-碘代丁烷和碘甲烷。芐基用催化氫化除去，然后將得到的5，12-二芐基-1，5，8，12-四氮雜-雙環(huán)[6.6.2]十六烷和載于碳上的10％Pd溶于85％的乙酸中，于室溫及1atm氫壓下攪拌該溶液3天，于真空下通過0.2微米的纖維過濾上述溶液，用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器蒸發(fā)溶液以后，得到無色油狀物的產(chǎn)品，產(chǎn)率90+％。
類似于上述合成[Mn(Bcyclam)Cl2]的方法制備Mn絡(luò)合物，只是用H2-Bcyclam代替Bcyclam。元素分析[Mn(H2-Bcyclam)Cl2]的理論值％C40.92；％H7.44；％N15.91；MnC12H26N4Cl2MW＝352.2；測定值％C41.00；％H7.60；％N15.80；FAB+質(zhì)譜表明一個(gè)主峰在317mu，相當(dāng)于[Mn(H2-Bcyclam)Cl]+，另一小峰在352mu，相當(dāng)于[Mn(H2-Bcyclam)(Cl2)]+。
實(shí)施例15[Fe(H2-Bcyclam)Cl2]的合成，其中H2-Bcyclam＝1，5，8，12-四氮雜-雙環(huán)[6.6.2]十六烷 類似于上述合成[Mn(H2-Bcyclam)Cl2]的方法制備Fe絡(luò)合物，只是用無水FeCl2代替MnCl2。元素分析[Fe(H2-Bcyclam)Cl2]的理論值％C40.82；％H7.42；％N15.87；FeC12H26N4Cl2MW＝353.1；測定值％C39.29；％H7.49；％N15.00；FAB+質(zhì)譜表明一個(gè)主峰在318mu，相當(dāng)于[Fe(H2-Bcyclam)Cl]+，另一小峰在353mu，相當(dāng)于[Fe(H2-Bcyclam)(Cl2)]+。
實(shí)施例16氯-20-甲基-1，9，20，24，25-五氮雜-四環(huán)[7.7.7.13.7.111.15]二十五-3.5.7(24).11.13.15(25)六烯錳(II)六氟磷酸鹽7(b)三氟甲烷磺酰-20-甲基-1，9，20，24，25-五氮雜-四環(huán)[7.7.7.13.7.111.15]二十五-3.5.7(24).11.13.15(25)六烯錳(II)三氟甲烷磺酸鹽7(c)和硫氰基-20-甲基-1，9，20，24，25-五氮雜-四環(huán)[7.7.7.13.7.111.15]二十五-3.5.7(24).11.13.15(25)六烯鐵(II)硫氰酸鹽7(d)的合成(a)合成配位體20-甲基-1，9，20，24，25-五氮雜-四環(huán)[7.7.7.13.7.111.15]二十五-3.5.7(24).11.13.15(25)六烯配位體7-甲基-3，7，11，17-四氮雜雙環(huán)[11.3.117]十七-1(17)，13，15-三烯通過文獻(xiàn)方法合成(K.P.Balakrishnan et al.，J.Chem.soc.，Dalton Trans.，1990，2965)。
7-甲基-3，7，11，17-四氮雜雙環(huán)[11.3.117]十七-1(17)，13，15-三烯(1.49g，6mmol)和O，O’-雙(甲磺酸鹽)-2，6-吡啶二甲醇(1.77g，6mmol)分別溶于乙腈(60ml)中，然后通過注射泵(1.2ml/hr)將它們加入到無水碳酸鈉(53g，0.5mol)于乙腈(1380ml)中的懸浮液中，在整個(gè)60小時(shí)反應(yīng)中，溫度維持在65℃。
冷卻后減壓除去溶劑，殘留物溶于氫氧化鈉溶液中(200ml，4M)。產(chǎn)品用苯萃取(100ml×6)，合并的苯萃取液用無水硫酸鈉干燥，過濾后減壓除去溶劑。產(chǎn)品溶于乙腈/三乙胺混合物中(95∶5)，通過中性氧化鋁柱(2.5×12cm)除去溶劑，得到白色固體(0.93g，44％)。
該產(chǎn)品可以從乙醇/乙醚混合物中重結(jié)晶提純，同時(shí)冷卻過夜(0℃)，得到白色結(jié)晶固體。元素分析計(jì)算值(C21H29N5)C71.75；H8.32；N19.93；測定值C71.41；H8.00；N20.00；質(zhì)譜表明在m/z＝352處有期望的分子離子峰[C21H30N5]+；1H-NMR(400MHz，CD3CN)δ＝1.81(m，4H)，2.19(s，3H)，2.56(t，4H)，3.52(t，4H)，3.68(AB，4H)，4.13(AB，4H)，6.53(d，4H)，7.07(t，2H)；13C-NMR(75.6MHz，CD3CN)δ＝24.05；58.52；60.95；62.94；12 1.5；137.44；159.33ppm。
所有金屬絡(luò)合反應(yīng)在惰性氣體手套箱中使用蒸餾和脫氣溶劑完成。
(b)配位體L1和氯化雙(吡啶)錳(II)的絡(luò)合氯化雙(吡啶)錳(II)按照文獻(xiàn)的方法合成(H.T.Witteveen etal.，J.Inorg.Nucl.Chem.1974，36，1535.)。
配位體LI(1.24g，3.5mmol)，三乙胺(0.35g，3.5mmol)和六氟磷酸鈉(0.588g，3.5mmol)溶于吡啶(12ml)中，往其中加入氯化雙(吡啶)錳(II)，攪拌反應(yīng)過夜。過濾除去白色固體，固體用乙腈洗滌直到洗滌液不再有顏色，減壓下蒸發(fā)合并的有機(jī)過濾液，殘留物溶于最小量的乙腈中，蒸發(fā)過夜得到亮紅色的結(jié)晶。產(chǎn)量0.8g(39％)；元素分析計(jì)算值(C21H31N5Mn1Cl1P1F6)C43.00；H4.99；N11.95；測定值C42.88；H4.80；N11.86；質(zhì)譜表明在m/z＝441處有期望的分子離子峰[C21H31N5Mn1Cl1]；水中稀溶液的電子光譜在260和414nm處有兩個(gè)吸收帶，分別是ε＝1.47×103和773M-1cm-1；絡(luò)合物的IR光譜(KBr)表明在1600cm-1有一吸收帶(吡啶)，在840和558cm-1有強(qiáng)吸收帶(PF6-)。
(c)配位體和三氟甲烷磺酸錳(II)的絡(luò)合三氟甲烷磺酸錳(II)按照文獻(xiàn)的方法合成(Bryan andDabrowiak，Inorg.Chem.1975，14，297)。
三氟甲烷磺酸錳(II)(0.883g，2.5mmol)溶于乙腈(5ml)中，將其加入到配位體L1(0.878g，2.5mmol)和三乙胺(0.25g，2.5mmol)于乙腈(5ml)的溶液中，加熱2小時(shí)后過濾，冷卻后減壓除去溶劑，殘留物溶于最小量的乙腈中，慢慢蒸發(fā)得到橙色結(jié)晶。產(chǎn)量1.06g(60％)；元素分析計(jì)算值(Mn1C23H29N5S2F6O6)C39.20；H4.15；N9.95；測定值C38.83；H4.35；N10.10；質(zhì)譜表明在m/z＝555處有期望的分子離子峰[Mn1C22H29N5S1F3O3]+；水中稀溶液的電子光譜在260和412nm處有兩個(gè)吸收帶，分別是ε＝9733和607M-1cm-1；絡(luò)合物的IR光譜(KBr)表明在1600cm-1(吡啶)，和1260，1160和1030cm-1有吸收帶(CF3SO3)。
(d)配位體和三氟甲烷磺酸鐵(II)的絡(luò)合三氟甲烷磺酸鐵(II)按照文獻(xiàn)的方法合成(Tait and Busch.，Inorg.Synth.1978，XVIII，7)。
配位體(0.883g，2.5mmol)和三乙胺(0.505g，5mmol)溶于乙腈(5ml)中，往其中加入乙腈(5ml)中的六(乙腈)三氟甲烷磺酸鐵(II)(1.5g，2.5mmol)，得到一暗紅色溶液，然后加入硫氰酸鈉(0.406g，5mmol)，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，減壓除去溶劑，從甲醇中重結(jié)晶所得固體，得到紅色微晶。產(chǎn)量0.65g(50％)；元素分析計(jì)算值(Fe1C23H29N7S2)C52.76；H5.59；N18.74；測定值C52.96；H5.53；N18.55；質(zhì)譜表明在m/z＝465處有期望的分子離子峰[Fe1C22H29N6S1]+；1H-NMR(300MHz，CD3CN)δ＝1.70(AB，2H)，2.0(AB，2H)，2.24(s，3H)，2.39(m，2H)，2.70(m，4H)，3.68(m，4H)，3.95(m，4H)，4.2(AB，2H)，7.09(d，2H)，7.19(d，2H)，7.52(t，1H)，7.61(d，1H)；IR光譜(KBr)表明在1608cm-1(吡啶)有吸收，2099和2037cm-1有強(qiáng)吸收帶(SCN-)。
金屬絡(luò)合物能夠用于洗滌劑，例如加入約0.05％的絡(luò)合物到含有10％過硼酸鈉的顆粒洗滌劑中，能夠改進(jìn)漂白性。
催化劑的提純一般來說，實(shí)施例9的過渡金屬氧化催化劑的純度狀態(tài)可能不同，條件是任何雜質(zhì)，例如合成付產(chǎn)物，游離的配位體，未反應(yīng)的過渡金屬鹽前體，膠體有機(jī)或無機(jī)顆粒等的存在量實(shí)質(zhì)上不能降低過渡金屬氧化催化劑的使用性能。已經(jīng)公開提純過渡金屬氧化催化劑是需要的，這一點(diǎn)能夠用任何合適的方法達(dá)到，例如催化劑不過量消耗有效氧(AvO)， 過量消耗AvO定義為在任何情況下，于20-40℃，在漂白、氧化或催化溶液中的AvO水平指數(shù)隨時(shí)間降低。優(yōu)選的過渡金屬氧化催化劑，無論是否提純，當(dāng)放入稀水緩沖堿性溶液(碳酸鹽/碳酸氫鹽緩沖液)中時(shí)(pH9，溫度約40℃)，隨時(shí)間相對(duì)穩(wěn)步地降低AvO水平。在優(yōu)選的情形中，降低的比率是線性的或大約線性的。在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，40℃時(shí)AvO消耗的速度(由％AvO對(duì)時(shí)間(秒)坐標(biāo)圖的斜率給出，以下稱為“AvO斜率”)大約是-0.0050到-0.0500；優(yōu)選-0.0100到-0.0200。因此優(yōu)選的Mn(II)氧化催化劑的AvO斜率為大約-0.014到-0.0182；相反，不太優(yōu)選的過渡金屬氧化催化劑的AvO斜率為0.0286。
測定過渡金屬氧化催化劑在水溶液中AvO消耗的優(yōu)選方法包括公知的碘量法或其改進(jìn)法，如通常對(duì)于過氧化氫使用的方法，例如見Organic Peroixdes.Vol.2.，第585頁上的表格(D.Swern(Ed.，).Wiley-Interscience.New York.1971)，本文的參考還包括P.D.Bartlett and R.Altscul，J.Amer.Chem.Soc.，67，812(1945)and W.E.Cass.J.Amer.Chem.Soc.68，1976(1946)。可以使用加速劑如鉬酸銨，本文通常使用的方法是在中等堿性緩沖液，例如碳酸鈉/碳酸氫鈉pH9的緩沖液中制備催化劑和過氧化氫的水溶液，通過周期性地取出一部分溶液，用冰醋酸(優(yōu)選用冰冷卻)酸化“停止”過氧化氫的進(jìn)一步損失來監(jiān)測過氧化氫的消耗。取出的部分通過和碘化鉀反應(yīng)，但有時(shí)優(yōu)選加入鉬酸銨加速反應(yīng)(特別是雜質(zhì)少的鉬酸銨，例如見U.S.4,596,701)進(jìn)行至完全，隨后用硫代硫酸鈉反滴定進(jìn)行分析。也可以使用其它分析方法，如量熱法，電位緩沖法(Ishibashi et al.Anal Chim.Acta(1992)，261(1-2)405-10)或測定過氧化氫的光度法(EP 485,000 A2 May.13.1992)；允許分級(jí)測定的各種方法，例如過乙酸和過氧化氫在有或沒有本發(fā)明的過渡金屬氧化催化劑的存在下也可以被采用，例如見JP 92-303215，Oct.16.1992。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，包括被提純的過渡金屬氧化催化劑的洗衣或清洗組合物，提純的程度為(相對(duì)于未處理的催化劑)有至少10％的微分AvO損失降低(單位是無量綱的，因?yàn)樗鼈儽硎咎幚磉^的過渡金屬氧化催化劑的AvO斜率對(duì)于未處理的過渡金屬氧化催化劑AvO斜率的比率-AvO的有效比率)。換言之，通過提純，AvO的斜率被改進(jìn)，使其達(dá)到上述定義的優(yōu)選范圍。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中，被確定的兩種方法對(duì)于加入到洗衣和清洗產(chǎn)品中，或?qū)τ谄渌杏玫难趸呋瘧?yīng)用，在改進(jìn)合成的過渡金屬氧化催化劑的適用性方面特別有效。
上述方法是包括處理作為制備過渡金屬氧化催化劑步驟(例如用芳香烴溶劑萃取固體形式的過渡金屬氧化催化劑)的任何方法，合適的溶劑是在使用條件下氧化穩(wěn)定的，包括苯和甲苯，優(yōu)選甲苯。驚異地發(fā)現(xiàn)，甲苯萃取能夠明顯地改進(jìn)AvO斜率(見上述公開)。
能夠改進(jìn)過渡金屬氧化催化劑的AvO斜率的其它方法是用任何適當(dāng)?shù)倪^濾方法過濾溶液，除去小的或膠狀的顆粒，這種方法包括使用細(xì)孔過濾器，離心或膠狀固體的凝聚。
詳細(xì)地說，本文提純過渡金屬氧化催化劑的完整方法包括(a)在熱乙腈中溶解制備的過渡金屬氧化催化劑；(b)使用玻璃微纖維于約70℃過濾所得溶液(例如從Whatman買到的玻璃微纖維濾紙)；(c)如果需要，用0.2微米的膜(例如從Millipore買到的0.2微米的過濾器)過濾第一次過濾后的溶液，或離心，除去膠體顆粒；(d)蒸發(fā)第二次過濾后的溶液至干；(e)用甲苯洗滌(d)步的固體，例如使用甲苯洗滌5次，甲苯數(shù)量是氧化催化劑固體的兩倍體積；(f)干燥(e)步的產(chǎn)品。
能夠使用的另一方法是將洗滌和/或除去細(xì)顆粒的芳香溶劑合并后重結(jié)晶，例如M(II)Bcyclam氯化物過渡金屬氧化催化劑的重結(jié)晶能夠用熱乙腈進(jìn)行，重結(jié)晶有缺點(diǎn)，例如某些時(shí)候是更費(fèi)錢的。
權(quán)利要求
1.制備交聯(lián)橋大環(huán)化合物的方法，所述方法包括一系列衍生四氮雜環(huán)十四烷或N，N’-雙-(2-氨基乙基)-1，3-丙烷二胺的步驟，包括-用季銨化試劑季銨化中間體，其中所述步驟用2.01-14當(dāng)量的所述季銨化試劑進(jìn)行；-還原二季銨化中間體，其中所述步驟使用3-10當(dāng)量的還原劑進(jìn)行；以及其中所述的一系列步驟在所述步驟中使用共有地在所述步驟中一個(gè)溶劑體系進(jìn)行。
2.按照權(quán)利要求1的方法，在50℃或低于50℃下進(jìn)行。
3.按照權(quán)利要求1或2的方法，其中所有所述步驟在試劑濃度為試劑加溶劑總量的7％或更高條件下進(jìn)行。
全文摘要
公開了一種改進(jìn)的多環(huán)大環(huán)化合物的合成方法，更具體地說，公開了一種改進(jìn)的交聯(lián)橋四氮雜大環(huán)化合物的合成方法。
文檔編號(hào)C07D487/08GK1495185SQ03133238
公開日2004年5月12日 申請(qǐng)日期1998年3月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年3月7日
發(fā)明者G·D·海勒二世, C·M·珀金斯, G D 海勒二世, 珀金斯 申請(qǐng)人:寶潔公司