柱芳烴的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于化工領(lǐng)域，尤其是涉及一種柱芳烴的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]柱芳烴自首次合成報(bào)道后，其獨(dú)特的形態(tài)學(xué)結(jié)構(gòu)便吸引了廣大超分子化學(xué)研究者的注意，多個(gè)課題組先后對(duì)其合成方法學(xué)進(jìn)行了研究。在苯環(huán)的2位與5位通過亞甲基橋連而成的柱芳烴相對(duì)杯芳烴而言，在結(jié)構(gòu)上更具有對(duì)稱性與剛性，因此，柱芳烴作為新生代的主體分子在超分子化學(xué)研究方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢。2010年以來，先后成功合成了功能化的水溶性柱芳烴，并且對(duì)其主客體識(shí)別與應(yīng)用做了一定的研究。2014年，我們通過優(yōu)化反應(yīng)條件，簡化實(shí)驗(yàn)操作成功設(shè)計(jì)合成了酸性條件下具有優(yōu)良水溶性的氨基功能化柱芳烴。為了使柱芳烴能更進(jìn)一步應(yīng)用于生命體系的研究，新型水溶性柱芳烴的設(shè)計(jì)合成變得尤為重要。磷是人體中不可缺少的元素，同時(shí)，在生物體內(nèi)磷酸基團(tuán)與不同物質(zhì)之間存在良好的相容性。因此，磷?；δ芑紵N為柱芳烴在生命體系中的研究提供了可能。盡管袁等成功將磷羰基引入柱芳烴中，并且進(jìn)一步應(yīng)用于對(duì)放射性元素、稀土等金屬離子選擇性鍵合的研究，但該柱芳烴由于缺乏水溶性而限制其在生命體系的進(jìn)一步應(yīng)用。本文中我們設(shè)計(jì)并成功合成了水溶性的磷?；δ芑紵N。以對(duì)苯二酚與1，4-二溴丁烷為起始原料合成的中間體1與多聚甲醛在三氟甲磺酸的催化下成環(huán)得到溴功能化柱芳烴2，再通過Michaelis-Arbuzov反應(yīng)得到磷酯基功能化柱芳徑3,最后在三甲基溴娃燒的脫酯化作用下得到了在堿性水溶液中具有良好溶解性的磷酰基功能化柱芳烴4，產(chǎn)物與中間產(chǎn)物等通過核磁、質(zhì)譜、紅外等多種方法進(jìn)行了表征。但是普通的制備柱芳烴方法，反應(yīng)劇烈，操作復(fù)雜且原料昂貴。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明就是針對(duì)上述問題，提供一種反應(yīng)溫和、操作簡單且原料價(jià)格低廉的柱芳烴的制備方法。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，柱芳烴的制備方法包括一下步驟:
(1)在250mL單口燒瓶中加入乙腈150mL，在攪拌條件下再分別加入對(duì)苯二酚3.3g, 30mmol和碳酸鉀9g, 65mmol,常溫下攪拌活化30min后再分別加入催化量的碘化鉀和1，4- 二溴丁烷17.8g, 82mmol，攪拌加熱至回流；待反應(yīng)完成后，抽濾，除去碳酸鉀，濾渣用二氯甲烷50mLX2洗滌，合并濾液；減壓濃縮，所得粗產(chǎn)物經(jīng)柱層析分離石油醚/乙酸乙酯=5:1得到中間體；
(2)在250mL兩口瓶中加入160mL經(jīng)過干燥處理的二氯甲烷，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下分別加入3.8g, lOmmol和多聚甲醛0.9g, 30mmol，攪拌使1徹底溶解后將反應(yīng)瓶置于冰浴中，直到反應(yīng)體系溫度降到0° C ;快速加入催化劑三氟甲磺酸5%mmol，0.llmL ;在氮?dú)獗Ｗo(hù)下繼續(xù)攪拌反應(yīng)，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程；待反應(yīng)完成后,加入少量的碳酸氣鈉溶液淬滅反應(yīng)；反應(yīng)液依次用10%碳酸氫鈉溶液50mLX 3、飽和食鹽水50mLX 3和水50mLX 3洗滌；收集合并有機(jī)層，濃縮，粗產(chǎn)物經(jīng)硅膠柱層析分離、石油醚/乙酸乙酯=5:1得到白色產(chǎn)物；
(3)取溴衍生化的柱芳徑2、0.5g, 0.25mmol溶解于3mL亞磷酸三乙酯中，加熱攪拌至150° C，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)行的程度，待反應(yīng)完成后減壓蒸餾除多余的亞磷酸三乙酯；瓶中殘留物經(jīng)過硅膠柱層析、乙酸乙酯/甲醇15:1后得到無色膠狀產(chǎn)物。
[0005]進(jìn)一步地，將三甲基溴硅烷2mL稀釋于10mL 二氯甲烷中后，冰浴條件下將溶液緩慢滴加到溶有磷酯基功能化柱芳烴2、0.5g的二氯甲烷溶液中，滴加完成后，混合液在室溫下攪拌反應(yīng)10h，加入少量的水淬滅反應(yīng)，然后用5mL的H20與5mL的乙醚共蒸得到泥漿狀固體，再加水得白色固體，抽濾后用20mL水洗，再用50mL的冷的戊烷洗去有機(jī)溶劑；此時(shí)，即可得到白色產(chǎn)物。
[0006]本發(fā)明有益效果:
本發(fā)明原料對(duì)苯二酚與1，4-二溴丁烷反應(yīng)，首先合成的單體，然后在三氟甲磺酸的催化下通過亞甲基橋連而合成溴燒基功能化的柱芳徑，進(jìn)而通過Michaelis-Arbuzov反應(yīng)，脫酯基等步驟合成了柱芳烴衍生物，該柱芳烴不僅在有機(jī)溶劑DMS0中具有良好溶解性，其在堿性的水溶液中也有很好的溶解性。該合成方法具有反應(yīng)條件溫和，簡單易操作，原料廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0007]柱芳烴的制備方法包括一下步驟:
(1)在250mL單口燒瓶中加入乙腈150mL，在攪拌條件下再分別加入對(duì)苯二酚3.3g, 30mmol和碳酸鉀9g, 65mmol,常溫下攪拌活化30min后再分別加入催化量的碘化鉀和1，4- 二溴丁烷17.8g, 82mmol，攪拌加熱至回流；待反應(yīng)完成后，抽濾，除去碳酸鉀，濾渣用二氯甲烷50mLX2洗滌，合并濾液；減壓濃縮，所得粗產(chǎn)物經(jīng)柱層析分離石油醚/乙酸乙酯=5:1得到中間體；
(2)在250mL兩口瓶中加入160mL經(jīng)過干燥處理的二氯甲烷，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下分別加入3.8g, lOmmol和多聚甲醛0.9g, 30mmol，攪拌使1徹底溶解后將反應(yīng)瓶置于冰浴中，直到反應(yīng)體系溫度降到0° C ;快速加入催化劑三氟甲磺酸5%mmol，0.llmL。在氮?dú)獗Ｗo(hù)下繼續(xù)攪拌反應(yīng)，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程。待反應(yīng)完成后，加入少量的碳酸氣鈉溶液淬滅反應(yīng)；反應(yīng)液依次用10%碳酸氫鈉溶液50mLX 3、飽和食鹽水50mLX 3和水50mLX 3洗滌；收集合并有機(jī)層，濃縮，粗產(chǎn)物經(jīng)硅膠柱層析分離、石油醚/乙酸乙酯=5:1得到白色產(chǎn)物；
(3)取溴衍生化的柱芳徑2、0.5g, 0.25mmol溶解于3mL亞磷酸三乙酯中，加熱攪拌至150° C，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)行的程度，待反應(yīng)完成后減壓蒸餾除多余的亞磷酸三乙酯；瓶中殘留物經(jīng)過硅膠柱層析、乙酸乙酯/甲醇15:1后得到無色膠狀產(chǎn)物。
[0008]將三甲基溴硅烷2mL稀釋于10mL 二氯甲烷中后，冰浴條件下將溶液緩慢滴加到溶有磷酯基功能化柱芳烴2、0.5g的二氯甲烷溶液中，滴加完成后，混合液在室溫下攪拌反應(yīng)10h，加入少量的水淬滅反應(yīng)，然后用5mL的H20與5mL的乙醚共蒸得到泥漿狀固體，再加水得白色固體，抽濾后用20mL水洗，再用50mL的冷的戊烷洗去有機(jī)溶劑。此時(shí)，即可得到白色產(chǎn)物。
[0009]以對(duì)苯二酚與1，4- 二溴丁烷為初始原料合成中間體1，然后在三氟甲磺酸的催化下與多聚甲酸反應(yīng)順利得到關(guān)鍵化合物溴功能化的柱芳徑2,再通過Michaelis-Arbuzov反應(yīng)而得到磷酯基功能化的柱芳烴3。最后在脫脂劑的作用后通過醇和醚的處理得到目標(biāo)產(chǎn)物4?；衔?在酸性條件下產(chǎn)生溶解性極差的沉淀，在有機(jī)溶劑中僅能溶于DMSO。但是在堿性條件下，可以形成鹽，因此具有良好的水溶性?；衔?由于含多個(gè)磷酸酯基而以液體的形式存在。在Michaelis-Arbuzov反應(yīng)中，進(jìn)行了對(duì)照實(shí)驗(yàn),1)以二甲苯作為溶劑，實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)不能夠一次取代完全，只有多次重復(fù)反應(yīng)后才能很好的取代完全；2)直接用亞磷酸三乙酯直接作為反應(yīng)原料的同時(shí)也作為溶劑，結(jié)果能夠很好的取代完全，同時(shí)也大大縮短了反應(yīng)的時(shí)間。同時(shí)，也通過改變合成途徑來對(duì)磷?；紵N的合成進(jìn)行摸索，以相對(duì)容易磷酸酯基功能化單體或者磷?；δ芑瘑误w直接通過三氟甲磺酸催化合成，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明此種途徑不能成功合成磷?；δ芑紵N，由于P=0的存在對(duì)催化劑有著淬滅的作用從而使催化劑失效。
[0010]可以理解的是，以上關(guān)于本發(fā)明的具體描述，僅用于說明本發(fā)明而并非受限于本發(fā)明實(shí)施例所描述的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換，以達(dá)到相同的技術(shù)效果；只要滿足使用需要，都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.柱芳烴的制備方法，其特征在于，包括一下步驟: (1)在250mL單口燒瓶中加入乙腈150mL，在攪拌條件下再分別加入對(duì)苯二酚3.3g, 30mmol和碳酸鉀9g, 65mmol,常溫下攪拌活化30min后再分別加入催化量的碘化鉀和1，4- 二溴丁烷17.8g, 82mmol，攪拌加熱至回流；待反應(yīng)完成后，抽濾，除去碳酸鉀，濾渣用二氯甲烷50mLX2洗滌，合并濾液；減壓濃縮，所得粗產(chǎn)物經(jīng)柱層析分離石油醚/乙酸乙酯=5:1得到中間體； (2)在250mL兩口瓶中加入160mL經(jīng)過干燥處理的二氯甲烷，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下分別加入3.8g, lOmmol和多聚甲醛0.9g, 30mmol，攪拌使1徹底溶解后將反應(yīng)瓶置于冰浴中，直到反應(yīng)體系溫度降到0° C ;快速加入催化劑三氟甲磺酸5%mmol，0.llmL ;在氮?dú)獗Ｗo(hù)下繼續(xù)攪拌反應(yīng)，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程；待反應(yīng)完成后,加入少量的碳酸氣鈉溶液淬滅反應(yīng)；反應(yīng)液依次用10%碳酸氫鈉溶液50mLX 3、飽和食鹽水50mLX 3和水50mLX 3洗滌；收集合并有機(jī)層，濃縮，粗產(chǎn)物經(jīng)硅膠柱層析分離、石油醚/乙酸乙酯=5:1得到白色產(chǎn)物； (3)取溴衍生化的柱芳徑2、0.5g, 0.25mmol溶解于3mL亞磷酸三乙酯中，加熱攪拌至150° C，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)行的程度，待反應(yīng)完成后減壓蒸餾除多余的亞磷酸三乙酯；瓶中殘留物經(jīng)過硅膠柱層析、乙酸乙酯/甲醇15:1后得到無色膠狀產(chǎn)物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述柱芳烴的制備方法，其特征在于:將三甲基溴硅烷2mL稀釋于10mL 二氯甲烷中后，冰浴條件下將溶液緩慢滴加到溶有磷酯基功能化柱芳烴2、0.5g的二氯甲烷溶液中，滴加完成后，混合液在室溫下攪拌反應(yīng)10h，加入少量的水淬滅反應(yīng),然后用5mL的H20與5mL的乙醚共蒸得到泥漿狀固體，再加水得白色固體，抽濾后用20mL水洗，再用50mL的冷的戊烷洗去有機(jī)溶劑；此時(shí)，即可得到白色產(chǎn)物。
【專利摘要】<b>柱芳烴的制備方法屬于化工領(lǐng)域，尤其是涉及一種柱芳烴的制備方法。本發(fā)明提供一種反應(yīng)溫和、操作簡單且原料價(jià)格低廉的柱芳烴的制備方法。柱芳烴的制備方法包括一下步驟：（1）在250mL單口燒瓶中加入乙腈150mL，在攪拌條件下再分別加入對(duì)苯二酚3.3g,30mmol和碳酸鉀9g,65mmol；（2）在250mL兩口瓶中加入160mL經(jīng)過干燥處理的二氯甲烷，然后在氮?dú)獗Ｗo(hù)下分別加入3.8g,10mmol和多聚甲醛0.9g,30mmol，攪拌使1徹底溶解后將反應(yīng)瓶置于冰浴中，直到反應(yīng)體系溫度降到0°C；（3）取溴衍生化的柱芳烴2、0.5g,0.25mmol溶解于3mL亞磷酸三乙酯中，加熱攪拌至150°C，TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)行的程度，待反應(yīng)完成后減壓蒸餾除多余的亞磷酸三乙酯；瓶中殘留物經(jīng)過硅膠柱層析、乙酸乙酯/甲醇15:1后得到無色膠狀產(chǎn)物。</b>
【IPC分類】C07F9/38
【公開號(hào)】CN105273004
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410358785
【發(fā)明人】牛譽(yù)博
【申請(qǐng)人】牛譽(yù)博
【公開日】2016年1月27日
【申請(qǐng)日】2014年7月27日