[0048] 以下对本发明的优选实施例进行说明,应当理解实施例是为了更好地解释本发明,不用于限制本发明。
[0049] 实施例1:
[0050] 一种具有疏水性内腔的大环化合物的制备方法,包括如下步骤:
[0051] (1)在溶剂N,N‑二甲基甲酰胺(30mL)中加入化合物4,6‑二羟基间苯二甲酸乙酯(5mmol)和1‑溴辛烷(20mmol),在碳酸钾(30mmol)存在下于100℃反应2天,产物溶于热甲醇(40mL),滴加0.5M NaOH(25mL),回流反应30‑40min后加HCl调节溶液pH至3,过滤得双酸。
[0052] (2)双酸(0.5mmol)溶于无水二氯甲烷(10mL)中,滴加两滴无水DMF,在冰浴条件下加入过量草酰氯(20mmol)搅拌反应30min,升温至室温继续反应1h后减压蒸馏得到双酰氯;
[0053] (3)称取3,5‑二氨基‑1‑十六烷基吡啶酮(0.5mmol),溶于无水二氯甲烷(10mL),加入缚酸剂三乙胺(0.5mL)后于‑20℃下加入滴加双酰氯的二氯甲烷溶液,升温至室温搅拌4‑6h后回流24h。反应结束后去除溶剂,得到的固体经甲醇、水、丙酮充分洗涤后干燥得到最终产物。
[0054] 具体的合成路线如下:
[0055]
[0056] 最终产物的核磁共振氢谱结果:
[0057] 1H NMR(400MHz,CDCl3)δ10.61(s,6H),9.12(s,3H),9.10(s,6H),6.59(s,3H),4.31(s,12H),3.94(s,6H),2.25–2.22(m,12H),1.91(s,6H),1.41(s,6H),1.39(s,12H),1.37–13
1.25(m,120H),0.87(t,J=6.7Hz,9H),0.81(t,J=6.6Hz,18H). C NMR(100MHz,CDCl3)δ
162.6,162.2,160.7,137.3,126.9,115.3,96.3,70.1,59.1,31.9,31.2,29.8,28.9,28.7,+ +
26.3,22.6,14.1.MALDI‑TOF‑HRMS(m/z)calcd.For C135H220N9O15[M+H]2208.6757,found[M+
+H]2208.0945.
[0058] 从图1和图2可以看出:实施例1合成了具有疏水性内腔的大环化合物。
[0059] 对照例1(将实施例1中的1‑溴辛烷替换为碘甲烷,3,5‑二氨基‑1‑十六烷基吡啶酮替换为3,5‑二氨基‑1‑苄基基吡啶酮)
[0060] (1)在溶剂N,N‑二甲基甲酰胺(30mL)中加入化合物4,6‑二羟基间苯二甲酸乙酯(5mmol)和碘甲烷(20mmol),在碳酸钾(30mmol)存在下于100℃反应2天,产物溶于热甲醇(40mL),滴加0.5M NaOH(25mL),回流反应30‑40min后加HCl调节溶液pH至3,过滤得双酸。
[0061] (2)双酸(0.5mmol)溶于无水二氯甲烷(10mL)中,滴加两滴无水DMF,在冰浴条件下加入过量草酰氯(20mmol)搅拌反应30min,升温至室温继续反应1h后减压蒸馏得到双酰氯;称取3,5‑二氨基‑1‑苄基基吡啶酮(0.5mmol),溶于无水二氯甲烷(10mL),加入缚酸剂三乙胺(0.5mL)后于‑20℃下加入滴加双酰氯的二氯甲烷溶液,升温至室温搅拌4‑6h后回流24h。
反应结束后去除溶剂,得到的固体经甲醇、水、丙酮充分洗涤后干燥产物非常复杂,难以分离。
[0062] 具体的合成路线如下:
[0063]
[0064] 最终得到的产物里面包含以下结构式(4、4a、5a)的物质,成分复杂,难以分离。
[0065]
[0066] 对照例2(将实施例1中的1‑溴辛烷替换为碘甲烷)
[0067] (1)在溶剂N,N‑二甲基甲酰胺(30mL)中加入化合物4,6‑二羟基间苯二甲酸乙酯(5mmol)和碘甲烷(20mmol),在碳酸钾(30mmol)存在下于100℃反应2天,产物溶于热甲醇(40mL),滴加0.5M NaOH(25mL),回流反应30‑40min后加HCl调节溶液pH至3,过滤得双酸。
[0068] (2)双酸(0.5mmol)溶于无水二氯甲烷(10mL)中,滴加两滴无水DMF,在冰浴条件下加入过量草酰氯(20mmol)搅拌反应30min,升温至室温继续反应1h后减压蒸馏得到双酰氯;称取3,5‑二氨基‑1‑十六烷基吡啶酮(0.5mmol),溶于无水二氯甲烷(10mL),加入缚酸剂三乙胺(0.5mL)后于‑20℃下加入滴加双酰氯的二氯甲烷溶液,升温至室温搅拌4‑6h后回流
24h。反应结束后去除溶剂,得到的固体经甲醇、水、丙酮充分洗涤后干燥产物非常复杂,难以分离。
[0069] 具体合成路线如下:
[0070]
[0071] 最终得到的产物里面包含以下结构式(3、4、6)的物质,成分复杂,难以分离。
[0072]
[0073] 对照例3(将实施例1中的1‑溴辛烷替换为溴代叔丁烷)
[0074] (1)在溶剂N,N‑二甲基甲酰胺(30mL)中加入化合物4,6‑二羟基间苯二甲酸乙酯(5mmol)和溴代叔丁烷(20mmol),在碳酸钾(30mmol)存在下于100℃反应2天,产物溶于热甲醇(40mL),滴加0.5M NaOH(25mL),回流反应30‑40min后加HCl调节溶液pH至3,过滤得双酸。
[0075] (2)双酸(0.5mmol)溶于无水二氯甲烷(10mL)中,滴加两滴无水DMF,在冰浴条件下加入过量草酰氯(20mmol)搅拌反应30min,升温至室温继续反应1h后减压蒸馏得到双酰氯;称取3,5‑二氨基‑1‑十六烷基吡啶酮(0.5mmol),溶于无水二氯甲烷(10mL),加入缚酸剂三乙胺(0.5mL)后于‑20℃下加入滴加双酰氯的二氯甲烷溶液,升温至室温搅拌4‑6h后回流
24h。反应结束后去除溶剂,得到的固体经甲醇、水、丙酮充分洗涤后干燥产物非常复杂,难以分离。
[0076] 具体合成路线如下:
[0077]
[0078] 对照例4(将3,5‑二氨基‑1‑十六烷基吡啶酮替换为3,5‑二氨基‑1‑十二烷基吡啶酮)
[0079] (1)在溶剂N,N‑二甲基甲酰胺(30mL)中加入化合物4,6‑二羟基间苯二甲酸乙酯(5mmol)和1‑溴辛烷(20mmol),在碳酸钾(30mmol)存在下于100℃反应2天,产物溶于热甲醇(40mL),滴加0.5M NaOH(25mL),回流反应30‑40min后加HCl调节溶液pH至3,过滤得双酸。
[0080] (2)双酸(0.5mmol)溶于无水二氯甲烷(10mL)中,滴加两滴无水DMF,在冰浴条件下加入过量草酰氯(20mmol)搅拌反应30min,升温至室温继续反应1h后减压蒸馏得到双酰氯;称取3,5‑二氨基‑1‑十二烷基吡啶酮(0.5mmol),溶于无水二氯甲烷(10mL),加入缚酸剂三乙胺(0.5mL)后于‑20℃下加入滴加双酰氯的二氯甲烷溶液,升温至室温搅拌4‑6h后回流
24h。反应结束后去除溶剂,得到的固体经甲醇、水、丙酮充分洗涤后干燥产物非常复杂,难以分离。
[0081] 具体合成路线如下:
[0082]
[0083] 对照例5(将3,5‑二氨基‑1‑十六烷基吡啶酮替换为3,5‑二氨基‑1‑正癸烷基吡啶酮)
[0084] (1)在溶剂N,N‑二甲基甲酰胺(30mL)中加入化合物4,6‑二羟基间苯二甲酸乙酯(5mmol)和1‑溴辛烷(20mmol),在碳酸钾(30mmol)存在下于100℃反应2天,产物溶于热甲醇(40mL),滴加0.5M NaOH(25mL),回流反应30‑40min后加HCl调节溶液pH至3,过滤得双酸。
[0085] (2)双酸(0.5mmol)溶于无水二氯甲烷(10mL)中,滴加两滴无水DMF,在冰浴条件下加入过量草酰氯(20mmol)搅拌反应30min,升温至室温继续反应1h后减压蒸馏得到双酰氯;称取3,5‑二氨基‑1‑正癸烷基吡啶酮(0.5mmol),溶于无水二氯甲烷(10mL),加入缚酸剂三乙胺(0.5mL)后于‑20℃下加入滴加双酰氯的二氯甲烷溶液,升温至室温搅拌4‑6h后回流
24h。反应结束后去除溶剂,得到的固体经甲醇、水、丙酮充分洗涤后干燥产物非常复杂,难以分离。
[0086] 具体合成路线如下:
[0087]
[0088] 实施例2(实施例1的化合物的应用:金属离子的选择性结合)
[0089] 实施例1得到的大环化合物与金属离子的选择性结合能力通过氯仿‑水的两相萃取实验进行测试。
[0090] 具体的测试方法为:将体积为2mL浓度为1.8mM的大环化合物氯仿溶液加入到浓度+ 2+ + + + + 2+ 2+ 2+ 2+ + 2+ 3+ 2+ 3+分别为0.1mM的含有Cs ,Ba ,K ,Rb,Ag,Na ,Hg ,Pb ,Ca ,Cu ,Li,Mg ,Al ,Mn ,Fe ,
2+ 2+ 2+ 2+ +
Ni ,Zn ,Cd ,Co ,Cr 20种金属离子的混合溶液水中。室温搅拌24小时,水相中金属离子的残留浓度通过ICP‑MS进行测试,并据此计算该大环化合物对金属离子的去除效率,检测结果如表1所示。
[0091] 对照例6
[0092] 按照文献(Size‑dependent patterned recognition and extraction of metal ions by a macrocyclicaromatic pyridone pentamer,DOI:10.1039/c4cc05197a)制备得到大环化合物,具体结构如下所示:
[0093]
[0094] 按照实施例2的测试方式进行性能测试,具体结果如下表1所示:
[0095] 表1实施例2和对照例6的测试结果
[0096]
[0097] 从表1可以看出:实施例1的化合物对于Pb2+和Cu2+具有特异性选择螯合的作用,而采用对照例6的化合物进行金属离子检测,对于很多种离子都具备很好的螯合作用,不具备特异性选择螯合。
[0098] 实施例3(实施例1的化合物的应用:铵离子的选择性结合)
[0099] 在水体中,季铵盐阳离子(比如西吡氯铵)对藻类、鱼类、贝类、轮虫、海星和虾等水生生物均具有较高的毒性,EC50/LC50(半数有效/半数致死)一般在mg/L级甚至更低。
[0100] 所以提供一种对西吡氯铵具有选择性螯合的螯合剂是非常重要的。
[0101] 利用核磁共振氢谱对实施例1得到的大环化合物(Macrocycle 3)与N‑甲基吡啶溴化物(a)、百草枯(b)、苯甲地那铵(c)以及西吡氯铵(d)等铵盐的主‑客体行为进行研究。
[0102] 具体的实验方法为:将加入1摩尔当量的铵盐加入大环化合物的氘代氯仿溶液中。从图8可以看出:加入1摩尔当量的铵盐后,只有西吡氯铵使得大环化合物上质子峰化学位移向高场方向发生移动,可以说明主客体之间发生了相互作用。
[0103] 在此基础上通过氯仿‑水的两相萃取实验测试大环化合物与铵盐的选择性结合能力。具体的测试方法为:将体积为2mL浓度为2.0mM的大环化合物氯仿溶液加入到浓度分别为0.5mM的含有N‑甲基吡啶溴化物(a)、百草枯(b)、苯甲地那铵(c)以及西吡氯铵(d)4种铵盐的混合溶液(水溶液)中。室温搅拌24小时,水相中铵盐的残留浓度通过紫外‑可见分光光谱进行测试,并据此计算该大环化合物对铵盐的去除效率,测试结果如表2所示:
[0104] 表2实施例3的测试结果
[0105]铵盐 去除效率(%)
N‑甲基吡啶溴化物 12
百草枯 8
西吡氯铵 53
苯甲地那铵 15
[0106] 虽然本发明已以较佳实施例公开如上,但其并非用以限定本发明,任何熟悉此技术的人,在不脱离本发明的精神和范围内,都可做各种的改动与修饰,因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。