一種氨基修飾的nit類氮氧自由基的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有機(jī)合成技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氨基修飾的NIT類氮氧自由基的合 成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 氮氧自由基（NIT)于70年代由Ullman等人第一次合成，從此以后NIT自由基就 被廣泛的應(yīng)用于順磁探針。氮氧自由基是JI自由基，未成對電子在JI*軌道上，同時氮氧 自由基本身是自旋載體，能直接和金屬離子配位，產(chǎn)生強(qiáng)的磁交換偶合作用，基于此可以用 氮氧自由基與金屬離子的相互作用來選擇性識別特定金屬離子。通常，自由基需通過官能 團(tuán)連接到特定分子結(jié)構(gòu)上，因此自由基如果連接反應(yīng)活性高的官能團(tuán)將擴(kuò)大其應(yīng)用范圍， 氨基是一個活潑官能團(tuán)，能高產(chǎn)率發(fā)生多種反應(yīng)，但現(xiàn)有技術(shù)中，脂肪醛合成NIT類氮氧自 由基非常困難，產(chǎn)率極低。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0003] 針對上述問題，本發(fā)明采用保護(hù)的氨基乙醛合成帶有氨基甲基官能團(tuán)的NIT類氮 氧自由基，產(chǎn)率高、方法簡便，具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0005] -種新的氨基修飾的NIT類氮氧自由基合成方法，包括如下步驟：
[0006] 1)將N-(2-乙醛基）鄰苯二甲酰亞胺、N，N' -二羥基-2, 3-二甲基-2, 3- 丁二胺 溶于質(zhì)量濃度為40 %?80%的乙醇水溶液中，滴入甲酸，于20?25°C下反應(yīng)24?30小 時，抽濾、洗滌、得白色固體產(chǎn)物A;
[0007] 2)將A溶于乙醇中，加入水合肼，60?65°C反應(yīng)2?2. 5小時，冷卻至室溫，抽濾， 除去溶劑，得到黃色油狀液體，溶于二氯甲烷中，結(jié)晶得到白色固體B;
[0008] 3)將B溶于甲醇中，加入二氧化鉛，室溫攪拌2小時，過濾，除去溶劑，得到紅色固 體C，即氨基修飾的NIT類氮氧自由基；
[0009] 步驟1)中，所述的N-(2-乙醛基）鄰苯二甲酰亞胺、N，N'_二羥基-2, 3-二甲 基-2, 3-丁二胺、乙醇水溶液與甲酸的質(zhì)量比為4?5 :3?4 :70?80 :0. 1?0. 3 ;
[0010] 步驟2)中，所述的A、乙醇、水合肼、二氯甲烷的質(zhì)量比為1?2:45?50 :0.1? 0. 3 :45 ?50 ;
[0011] 步驟3)中，所述的B、甲醇、二氧化鉛的質(zhì)量比為1?3 :25?30 :10?15。
[0012] 進(jìn)一步地，所述的N-(2-乙醛基）鄰苯二甲酰亞胺按如下方法制備：將鄰苯二 甲酰亞胺溶于乙醇中，回流15?20min，趁熱倒入摩爾濃度為0. 1?0. 5mol/L的氫氧 化鉀的乙醇溶液中，迅速析出固體，抽濾，得到鄰苯二甲酰亞胺鉀；將鄰苯二甲酰亞胺鉀、 2-溴-1，1-二乙氧基乙烷溶于N，N-二甲基甲酰胺中，回流4?4. 5小時，除去溶劑，柱色譜 提純，得到N-(2, 2-二乙氧基乙基）鄰苯二甲酰亞胺；N-(2, 2-二乙氧基乙基）鄰苯二甲酰 亞胺，溶于甲酸中，常溫攪拌2小時，除去甲酸，得到N-(2-乙醛基）鄰苯二甲酰亞胺；
[0013]所述的鄰苯二甲酰亞胺、乙醇、氫氧化鉀的乙醇溶液的質(zhì)量為5?8:150? 160:800 ?1000 ;
[0014] 所述鄰苯二甲酰亞胺鉀、2-溴-1，1-二乙氧基乙烷、N，N-二甲基甲酰胺的質(zhì)量比 為：1. 5 ?2:1. 5 ?3:8 ?10 ;
[0015] 所述N-(2, 2-二乙氧基乙基）鄰苯二甲酰亞胺、甲酸的質(zhì)量比為：4?5:15?18。
[0016] 進(jìn)一步地，所述的N，N' -二羥基-2, 3-二甲基-2, 3- 丁二胺按如下步驟制備：取 2_硝基丙燒加入摩爾濃度為4?6mol/L的氫氧化鈉溶液，氬氣保護(hù)下，在冰水浴中攪拌 25?30min，再用恒壓滴液漏斗逐滴滴加液溴，于Ih內(nèi)滴加完畢；向反應(yīng)體系中加入無水乙 醇，繼續(xù)攪拌25?30min，控制油浴80?85°C回流2. 5?3h，有白色片狀晶體析出；自然 冷卻至室溫，再冰浴冷卻，抽濾，用摩爾濃度為1. 5?2mol/L的氫氧化鈉溶液和去離子水洗 絳數(shù)次，自然干燥，得2, 3-二甲基-2, 3-二硝基丁燒白色晶體；
[0017] 所述2-硝基丙烷（16g，0.18mmol)，氫氧化鈉溶液、液溴、無水乙醇的質(zhì)量比為 12 ?16 :25 ?30 :15 ?18 :50 ?60〇
[0018] 本發(fā)明得到的產(chǎn)物為氨基修飾的NIT類氮氧自由基。氮氧自由基是一類含自旋單 電子和C、N、0原子的有機(jī)化合物，早期被用作自旋示蹤劑來闡明細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)和功能。由于 氮氧自由基具有特殊的光學(xué)性能、生物學(xué)活性以及磁學(xué)性質(zhì)越來越受到科學(xué)家們的青睞。 在光學(xué)性能研宄方面，將其鍵合到熒光基團(tuán)上，氮氧自由基可以使熒光基團(tuán)的熒光淬滅。 如果用還原劑將氮氧自由基單元還原成羥胺，便可以恢復(fù)熒光，因此可用于氧化還原熒光 開關(guān)的設(shè)計。在生物學(xué)活性研宄方面，證明：一些氮氧自由基分子具有較好的抗缺血再灌 注損傷、防輻射以及抗腫瘤的性能。它的特殊性質(zhì)表現(xiàn)在可以"催化劑量"的清除有害自由 基，以實(shí)現(xiàn)較少量的藥物便可以長期發(fā)揮功效，成為新型藥物研發(fā)的明星單元。在磁學(xué)性 質(zhì)方面，它是一類重要的分子鐵磁體，相比傳統(tǒng)的無機(jī)鐵磁體，具有密度小、不導(dǎo)電、透光 性好等優(yōu)點(diǎn)，而且，它們磁損耗低，信息存儲密度高、可塑性強(qiáng)，將其用作磁光學(xué)裝置、磁 記錄材料、及生物兼容材料，在生命科學(xué)、材料、化學(xué)、物理等諸多領(lǐng)域都有廣闊應(yīng)用前景。 但自由基通常需要連接到特定結(jié)構(gòu)上發(fā)揮作用，因此設(shè)計帶有活潑官能團(tuán)的小分子自由基 具有非常重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價值。氨基官能團(tuán)的反應(yīng)性高、反應(yīng)種類多，便于將該自由 基連接到其它功能分子。
[0019] 合成路線：
【主權(quán)項】
1. 一種新的氨基修飾的NIT類氮氧自由基合成方法，其特征在于，包括如下步驟： 1) 將N-(2-乙醛基）鄰苯二甲酰亞胺、Ν，Ν' -二羥基-2, 3-二甲基-2, 3- 丁二胺溶于 質(zhì)量濃度為40%?80%的乙醇水溶液中，滴入甲酸，于20?25°C下反應(yīng)24?30小時，抽 濾、洗滌、得白色固體產(chǎn)物A ; 2) 將A溶于乙醇中，加入水合肼，60?65°C反應(yīng)2?2. 5小時，冷卻至室溫，抽濾，除去 溶劑，得到黃色油狀液體，溶于二氯甲烷中，結(jié)晶得到白色固體B ; 3) 將B溶于甲醇中，加入二氧化鉛，室溫攪拌2小時，過濾，除去溶劑，得到紅色固體C， 即氨基修飾的NIT類氮氧自由基； 步驟1)中，所述的N-(2-乙醛基）鄰苯二甲酰亞胺、Ν，Ν'-二羥基-2, 3-二甲 基-2, 3- 丁二胺、乙醇水溶液與甲酸的質(zhì)量比為4?5 :3?4 :70?80 :0. 1?0. 3 ; 步驟2)中，所述的Α、乙醇、水合肼、二氯甲烷的質(zhì)量比為1?2 :45?50 :0. 1?0. 3 : 45 ?50 ; 步驟3)中，所述的Β、甲醇、二氧化鉛的質(zhì)量比為1?3 :25?30 :10?15。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的N-(2-乙醛基）鄰苯二甲酰亞胺按如 下方法制備：將鄰苯二甲酰亞胺溶于乙醇中，回流15?20min，趁熱倒入摩爾濃度為0. 1? 0. 5mol/L的氫氧化鉀的乙醇溶液中，迅速析出固體，抽濾，得到鄰苯二甲酰亞胺鉀；將鄰苯 二甲酰亞胺鉀、2-溴-1，1-二乙氧基乙烷溶于N，N-二甲基甲酰胺中，回流4?4. 5小時，除 去溶劑，柱色譜提純，得到N-(2, 2-二乙氧基乙基）鄰苯二甲酰亞胺；N-(2, 2-二乙氧基乙 基）鄰苯二甲酰亞胺，溶于甲酸中，常溫攪拌2小時，除去甲酸，得到N-(2-乙醛基）鄰苯二 甲酰亞胺； 所述的鄰苯二甲酰亞胺、乙醇、氫氧化鉀的乙醇溶液的質(zhì)量為5?8:150?160:800? 1000 ； 所述鄰苯二甲酰亞胺鉀、2-溴-1，1-二乙氧基乙烷、N，N-二甲基甲酰胺的質(zhì)量比為： 1.5 ?2:1.5 ?3:8 ?10; 所述N-(2, 2-二乙氧基乙基）鄰苯二甲酰亞胺、甲酸的質(zhì)量比為：4?5:15?18。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的Ν，Ν' -二羥基-2, 3-二甲基-2, 3- 丁 二胺按如下步驟制備：取2-硝基丙烷加入摩爾濃度為4?6mol/L的氫氧化鈉溶液，氬氣保 護(hù)下，在冰水浴中攪拌25?30min，再用恒壓滴液漏斗逐滴滴加液溴，于Ih內(nèi)滴加完畢；向 反應(yīng)體系中加入無水乙醇，繼續(xù)攪拌25?30min，控制油浴80?85°C回流2. 5?3h，有白 色片狀晶體析出；自然冷卻至室溫，再冰浴冷卻，抽濾，用摩爾濃度為1. 5?2mol/L的氫氧 化鈉溶液和去離子水洗滌數(shù)次，自然干燥，得2, 3-二甲基-2, 3-二硝基丁烷白色晶體； 所述2-硝基丙烷（16g，0. 18mmol)，氫氧化鈉溶液、液溴、無水乙醇的質(zhì)量比為12? 16 :25 ?30 :15 ?18 :50 ?60〇
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氨基修飾的NIT類氮氧自由基的合成方法，以N-(2-乙醛基)鄰苯二甲酰亞胺、N,Nˊ-二羥基-2,3-二甲基-2,3-丁二胺為原料，通過縮合、肼解、氧化三步合成了氨基修飾的NIT類氮氧自由基，有廣泛的反應(yīng)和應(yīng)用價值，產(chǎn)率高達(dá)60％以上。
【IPC分類】C07D233-24
【公開號】CN104557714
【申請?zhí)枴緾N201410778480
【發(fā)明人】石志強(qiáng), 李教富, 王永霞
【申請人】山東師范大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年12月15日