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1、10申请公布号CN104130158A43申请公布日20141105CN104130158A21申请号201410359827122申请日20140725C07C251/24200601C07C249/02200601G01N21/7820060171申请人辽宁大学地址110000辽宁省沈阳市沈北新区道义南大街58号72发明人范平徐生明李薇薇陈辰祃艳强74专利代理机构沈阳杰克知识产权代理有限公司21207代理人金春华54发明名称一种下缘同时含有偶氮和希夫碱基团的新型杯4芳烃衍生物及其合成方法和应用57摘要本发明涉及一种下缘同时含有偶氮和希夫碱基团的新型杯4芳烃衍生物及其合成方法和应用。提供的杯。
2、4芳烃衍生物克服了杯4芳烃下缘修饰结构单一的缺点。本发明化合物首次将偶氮基团与希夫碱基团结合到杯4芳烃下缘的同一支链，形成下垂螯合臂，其结构如所示，利用其与杯芳烃空穴的协同作用，增加所得杯芳烃衍生物对金属离子的选择性络合能力，并可根据反应中主体分子的色变，监测络合作用的发生。对该类化合物性质的初步实验结果表明其中的一些化合物对金属离子具有较好的识别功能。51INTCL权利要求书2页说明书11页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书11页10申请公布号CN104130158ACN104130158A1/2页21一种下缘同时含有偶氮和希夫碱基团的新型杯4芳烃衍生物，其。
3、特征在于结构式如或所示其中，R为氢或叔丁基；R1和R2为氢、氯、溴或烷基。2如权利要求1所述的一种下缘同时含有偶氮和希夫碱基团的新型杯4芳烃衍生物，其特征在于结构式中，碳氮双键位于碳氧单键的邻位、间位或对位。3权利要求1或2所述的下缘同时含有偶氮和希夫碱基团的新型杯4芳烃衍生物的制备方法，其特征在于制备方法是二溴杯4芳烃衍生物与羟基苯甲醛类化合物在催化剂存在下，在有机溶剂中回流反应，2436H后停止，过滤，所得固体用有机溶剂溶解后，水洗2次，无水硫酸钠干燥过夜，滤除硫酸钠，粗产品经重结晶和色谱分离，得到中间体；中间体与4苯偶氮基芳香胺类化合物在有机溶剂中回流反应，逐渐有不溶物析出，反应824H。
4、后停止加热，滤出固体，重结晶，得到目标产物。4如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的二溴杯4芳烃衍生物是25,27二羟基26,28二2溴乙氧基对叔丁基杯4芳烃，或25,27二羟基26,28二2溴乙氧基杯4芳烃。5如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的羟基苯甲醛类化合物是邻羟基苯甲醛、间羟基苯甲醛或对羟基苯甲醛。6如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的催化剂是碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠或氢氧化钾。7如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的有机溶剂是乙腈、二氯甲烷、氯仿、甲醇、乙醇、吡啶或四氢呋喃的一种或两种以上的混合。8如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的4苯偶氮基芳。
5、香胺类化合物是4苯偶氮基苯胺、2甲基42甲基苯偶氮基苯胺、2乙基42乙基苯偶氮基苯胺、2氯42氯苯偶氮基苯胺、2溴42溴苯偶氮基苯胺、42甲基苯偶氮基1萘胺、43甲基苯偶氮基1萘胺或44甲基苯偶氮基1萘胺。权利要求书CN104130158A2/2页39权利要求1或2所述的新型杯4芳烃衍生物在识别金属离子中的应用。权利要求书CN104130158A1/11页4一种下缘同时含有偶氮和希夫碱基团的新型杯4芳烃衍生物及其合成方法和应用技术领域0001本发明涉及一种下缘同时含有偶氮和希夫碱基团作为下垂螯合臂的新型杯4芳烃衍生物及其合成方法和应用。背景技术0002杯芳烃是继冠醚和环糊精之后出现的“第三代超。
6、分子”。通过控制不同的反应条件，可以改变杯芳烃的空腔大小，并可以在杯芳烃的上缘、下缘以及连接苯环的亚甲基上进行各种选择性官能化，获得多种具有高度选择性的主体分子。0003已报到的各类杯芳烃类衍生物，通常是在母体杯芳烃的下缘引入羧基、胺基、酯基、羰基等含有孤电子对的基团作为螯合基团，再在其上缘引入发色基团。因此，下缘修饰结构单一，限制了其进一步的应用。0004希夫碱是一类大多具有生物活性的化合物，被广泛用于药理学研究。例如JOLLY和DESAI等人合成的多种希夫碱衍生物，在抗真菌，抗肿瘤，抗HIV等方面有很好的效果。不仅如此，希夫碱衍生物还易与金属离子形成稳定的配位化合物，在配位化学研究领域也有。
7、重要的应用。偶氮衍生物是一系列含有一个或多个偶氮NN基团作为发色团的化合物的总称，连有偶氮基团的杯芳烃衍生物在离子识别中可以达到肉眼识别的水平。0005目前，下缘同时含有偶氮和希夫碱基团的杯4芳烃衍生物还未见报道。发明内容0006本发明解决的问题是克服杯芳烃类化合物下缘修饰结构单一的缺点，将希夫碱和偶氮基团结合于杯芳烃下缘的同一支链中。利用希夫碱基团易与金属离子络合的功能，并结合杯芳烃特有的空穴以增加识别的选择性，同时利用偶氮基团在反应中的色变将这种识别转换到视觉，达到选择性变色识别金属离子的目的。0007本发明采用的技术方案是合成了一种下缘同时含有偶氮和希夫碱基团作为下垂螯合臂的新型杯4芳烃。
8、衍生物，其结构式如或所示0008说明书CN104130158A2/11页50009其中，0010R为氢和叔丁基；R1和R2为氢、氯、溴或烷基。0011上述的下缘同时含有偶氮和希夫碱基团的新型杯4芳烃衍生物，结构式中，碳氮双键位于碳氧单键的邻位、间位或对位。0012上述的下缘同时含有偶氮和希夫碱基团的新型杯4芳烃衍生物的制备方法如下二溴杯4芳烃衍生物与羟基苯甲醛类化合物在催化剂存在下，在有机溶剂中回流反应，2436H后停止，过滤，所得固体用有机溶剂溶解后，水洗2次，无水硫酸钠干燥过夜，滤除催化剂和硫酸钠，蒸出部分有机溶剂后冷却，粗产品经重结晶和色谱分离，得到中间体；中间体与4苯偶氮基芳香胺类化合。
9、物在有机溶剂中回流反应，逐渐有不溶物析出，反应824H后停止加热，滤出固体，重结晶，得到目标产物。0013所述的二溴杯4芳烃衍生物是25,27二羟基26,28二2溴乙氧基对叔丁基杯4芳烃以下简称为二溴对叔丁基杯4芳烃，或25,27二羟基26,28二2溴乙氧基杯4芳烃以下简称为二溴杯4芳烃。所述的二溴杯4芳烃衍生物的结构式如下00140015式中，R为氢或叔丁基。0016所述的羟基苯甲醛类化合物是邻羟基苯甲醛、间羟基苯甲醛或对羟基苯甲醛。所述羟基苯甲醛类化合物结构式如下00170018所述的催化剂是碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠或氢氧化钾。说明书CN104130158A3/11页60019所述的有机溶。
10、剂是乙腈、二氯甲烷、氯仿、甲醇、乙醇、吡啶或四氢呋喃的一种或两种以上的混合。0020所述的4苯偶氮基芳香胺类化合物是4苯偶氮基苯胺、2甲基42甲基苯偶氮基苯胺、2乙基42乙基苯偶氮基苯胺、2氯42氯苯偶氮基苯胺、2溴42溴苯偶氮基苯胺、42甲基苯偶氮基1萘胺、43甲基苯偶氮基1萘胺或44甲基苯偶氮基1萘胺。所述的4苯偶氮基芳香胺类衍生物结构式为00210022式中，R1和R2为氢、氯、溴或烷基。0023本发明首次将螯合基团希夫碱基团和显色基团偶氮基团同时引入到杯4芳烃下缘的同一支链中，结合为下垂螯合臂。当螯合作用发生时，由于电子的转移，导致偶氮基团发生互变异构而发生颜色变化，研究者可以通过观察。
11、主体化合物的色变，而了解络合作用的发生。0024本发明的化合物合成路线简单，反应条件温和，后处理容易，操作方便，收率较高。0025本发明利用偶氮基团与希夫碱基团在杯4芳烃的下缘形成下垂螯合臂结构，利用其与杯芳烃空穴的协同作用，增加所得杯芳烃衍生物对金属离子的选择性络合能力，并可根据反应中主体分子的色变，监测络合作用的发生。通过对化合物性质进行的初步测定，结果发现化合物对金属离子具有较好的识别功能，特别是化合物30对AL3表现出专一性识别性能，具有潜在的应用前景。具体实施方式0026下面通过具体实例对本发明的合成方法作进一步说明。0027实例1杯4芳烃衍生物化合物180028一制备化合物6002。
12、9化合物6的命名25,27二羟基26,28二22N2甲基42甲基苯偶氮基苯基亚氨基次甲基苯氧基乙氧基杯4芳烃。0030制备方法将二溴杯4芳烃05MMOL、水杨醛15MMOL、氢氧化钠1MMOL、乙腈40ML依次加入到100ML圆底烧瓶中，回流温度下反应。薄层色谱跟踪反应进程。反应停止后，抽滤，所得固体用20ML二氯甲烷溶解，水洗2次，无水硫酸钠干燥过夜。滤除无机盐，蒸出部分有机溶剂后冷却，粗产品用CH2CL2/CH3OH体积比为31重结晶后，色谱分离，得淡黄色晶体，产率675。取该淡黄色晶体01MMOL、2甲基42甲基苯偶氮基苯胺025MMOL、甲醇25ML，搅拌下回流反应，薄层色谱跟踪反应，。
13、逐渐析出大量淡黄色沉淀。停止反应后，抽滤，沉淀物用THF/CH3OH体积比为41重结晶，得橘黄色颗粒状晶体，产率676，即为目标产物化合物6。0031MP154156说明书CN104130158A4/11页700321HNMRCDCL3,TMS,25PPM887S,2H,HCN；788S,2H,AROH；772S,2H,ARH；758S,2H,ARH；746D,2H,ARH；743M,4H,ARH；726M,4H,ARH；693D,5H,ARH；608T,15H,ARH；424D,4H,ARCH2AR；419M,8H,OCH2CH2O；324D,4H,ARCH2AR；271S,6H,ARCH3。
14、；235S,6H,ARCH30033IRKBR,CM13340OH；3042CH；2958CH；1617CN；1591CC；AROC003413CNMRCDCL3,TMS,25PPM16062,15854,15850,15445,15337，15283,15206,15116,13538,13217,13166,13121,13084,12829,12712,12685，12414，12357,12292,12254,12046，11895,11274,6928,6854,3226,1861，17840035ANALCALCDFORC74H66N6O6CH3CH2OHC,782862；H,58。
15、672；N,74061FOUNDC,783051；H,57628；N,736540036二制备化合物15,780037方法同化合物6，结果见表10038表1003900400041三化合物18的结构式如下所示0042说明书CN104130158A5/11页80043四对金属离子的识别0044方法分别配制浓度为10103MOL/L的K、NA、CU2、CA2、PR3、BA2、CO2、IN3、PB2、ZN2、ND3、HG2、LA3、AL3、SN2的硝酸盐水溶液和浓度为10103MOL/L的化合物18的DMF标准液作为储备液。准确量取025ML上述配置好的金属硝酸盐溶液分别加入到25ML不同容量瓶中，。
16、再准确量取025ML不同化合物的标准液加入到上述各容量瓶中，用THF定容，震荡15MIN。0045以UVVIS为检测手段分别测试了化合物18对K、NA、CU2、CA2、PR3、BA2、CO2、IN3、PB2、ZN2、ND3、HG2、LA3、AL3、SN2等金属离子的识别作用，结果发现当以THF为溶剂时，化合物1和2可以识别AL3、CU2、BA2和SN2，化合物5和6可以识别AL3、BA2和SN2，化合物3、4、7和8可以识别溶液中的AL3和BA2。0046实例2杯4芳烃衍生物化合物9120047一制备化合物90048化合物9的命名25,27二羟基26,28二23N4苯偶氮基苯基亚氨基次甲基苯氧。
17、基乙氧基对叔丁基杯4芳烃0049制备方法二溴对叔丁基杯4芳烃05MMOL、间羟基苯甲醛15MMOL、氢氧化钾1MMOL,乙腈40ML依次加入到100ML圆底烧瓶中，回流反应，薄层色谱跟踪反应进程。反应停止后，抽滤。所得固体用20ML氯仿溶解，水洗2次，无水硫酸钠干燥过夜。滤除无机盐，蒸出部分有机溶剂后冷却，粗产品用CHCL3/C2H5OH体积比31重结晶，色谱分离，得白色晶体，产率605。取该白色晶体01MMOL、4苯偶氮基苯胺025MMOL、乙醇25ML，搅拌下回流反应，薄层色谱跟踪反应，逐渐析出大量黄色沉淀。反应停止后，抽滤。沉淀物说明书CN104130158A6/11页9用CHCL3/C。
18、2H5OH体积比31重结晶，得黄色颗粒状晶体，产率678，即为目标产物化合物9。0050MP21221300511HNMRCDCL3,TMS,25PPM918S,2H,HCN；837S,2H,AROH；802S,2H,ARH；784D,4H,ARH；770D,4H,ARH；760M,8H,ARH；714T,4H,ARH；688M,12H,ARH；455D,4H,ARCH2AR；423M,8H,OCH2CH2O；327D,4H,ARCH2AR；113S,18H,CCH33；101S,18H,CCH330052IRKBR,CM13284OH；3021CH；2921CH；1642CN；1583CC；。
19、1263,1181AROC005313CNMRCDCL3,TMS,25PPM15935,15687,15585,15185,14821,14658,13814,13138,13147,12797,12676,12545,12514,12374,11379,11305,7235,6843,5984,3298,3241,3164,29730054ANALCALCDFORC86H90O6N605CH3CH2OHC,787641；H,70655；N,63314FOUNDC,786742；H,71317；N,637580055二制备化合物10120056方法同化合物9，结果见表20057表2005800。
20、59三化合物912的结构式如下所示00600061四对金属离子的识别0062参照实例1中的测试方法，以UVVIS为检测手段分别测试了化合物912对K、NA、CU2、CA2、PR3、BA2、CO2、IN3、PB2、ZN2、ND3、HG2、LA3、AL3、SN2等金属离子的识别作说明书CN104130158A7/11页10用，结果发现当以乙腈为溶剂时，化合物9和10可以识别溶液中的AL3、CU2和BA2,化合物11和12可以识别溶液中的AL3和BA2。0063实例3杯4芳烃衍生物化合物13160064一制备化合物150065化合物15的命名25,27二羟基26,28二23N2氯苯偶氮基亚氨基次甲基。
21、苯氧基乙氧基杯4芳烃0066制备方法二溴杯4芳烃05MMOL、间羟基苯甲醛15MMOL、碳酸钾05MMOL、吡啶和乙腈各20ML和依次加入到100ML圆底烧瓶中，回流反应，薄层色谱跟踪反应进程。反应停止后，抽滤。所得固体用20ML二氯甲烷溶解，水洗2次，无水硫酸钠干燥过夜。滤除无机盐，蒸出部分有机溶剂后冷却，粗产品用CH2CL2/CH3OH体积比31重结晶，色谱分离，得白色晶体，产率6031。取该白色晶体01MMOL、2氯42氯苯偶氮基苯胺025MMOL、乙醇25ML，搅拌下回流反应，薄层色谱跟踪反应，逐渐析出大量淡黄色沉淀。反应停止后，抽滤，沉淀物用THF/C2H5OH体积比41重结晶，得橘。
22、黄色颗粒状晶体，产率7023，即为目标产物化合物15。0067MP23623800681HNMRCDCL3,TMS,25PPM927S,2H,HCN；819S,2H,AROH；803S,2H,ARH；780D,4H,ARH；776D,4H,ARH；764M,6H,ARH；709T,4H,ARH；693M,10H,ARH；673T,4H,ARH；447D,4H,ARCH2AR；424M,8H,OCH2CH2O；318D,4H,ARCH2AR0069IRKBR,CM13361OH；3147CH；2982CH；1661CN；1560CC；1174AROC007013CNMRCDCL3,TMS,25P。
23、PM16061,15705,15328,15171,14679,14628,13674,13194,13122,12758,12609,12537,12502,12351,11349,11311,7265,6874,6027,3266,3213,3073,28940071ANALCALCDFORC70H54CL4N6O6C,690834；H,44772；N,69107FOUNDC,691047；H,43649；N,689850072二制备化合物13,14,160073方法同化合物15，结果见表30074表300750076三化合物1316的结构式如下所示0077说明书CN104130158A1。
24、08/11页110078四对金属离子的识别0079参照实例1中的测试方法，以UVVIS为检测手段测定了化合物1316对K、NA、CU2、CA2、PR3、BA2、CO2、IN3、PB2、ZN2、ND3、HG2、LA3、AL3、SN2等金属离子的识别作用，结果发现当以THF为溶剂时，化合物13和14可以识别溶液中的AL3、BA2和SN2，化合物15和16可以识别溶液中的AL3和BA2。0080实例4杯4芳烃衍生物化合物17240081一制备化合物240082化合物24命名25,27二羟基26,28二24N2溴苯偶氮基亚氨基次甲基苯氧基乙氧基杯4芳烃0083制备方法二溴杯4芳烃05MMOL、对羟基苯。
25、甲醛15MMOL、碳酸钠05MMOL、吡啶和乙腈各20ML依次加入到100ML圆底烧瓶中，回流反应，薄层色谱跟踪反应进程。反应停止后。抽滤，所得固体用20ML二氯甲烷溶解，水洗2次，无水硫酸钠干燥过夜。滤除无机盐，蒸出部分有机溶剂后冷却，粗产品用CH2CL2/CH3OH体积比31重结晶，色谱分离，得白色晶体，产率596。取该白色晶体01MMOL、2溴42溴苯偶氮基苯胺025MMOL、乙醇25ML，搅拌下回流反应，薄层色谱跟踪反应，逐渐析出大量黄色沉淀。反应停止后，抽滤，沉淀物用THF/C2H5OH体积比41重结晶，得淡黄色颗粒状晶体，产率663，即为目标产物化合物24。0084MP257259。
26、00851HNMRCDCL3,TMS,25PPM896S,2H,HCN；807S,2H,AROH；793S,2H,ARH；777D,4H,ARH；771D,4H,ARH；767M,6H,ARH；723T,4H,ARH；694M,10H,ARH；673D,4H,ARH；435D,4H,ARCH2AR；461M,8H,OCH2CH2O；294D,4H,ARCH2AR0086IRKBR,CM13045CH；2955CH；2865CH；1614CN；1597CC；1193AROC008713CNMRCDCL3,TMS,25PPM16428,15554,15350,15235,13490,13427,1。
27、3308,13284,13255，13180,13059,12806,12726,12596,12466,12380,12134,12059,12092,7051,32010088ANALCALCDFORC70H54BR4N6O6C,602885；H,39037；N,60364FOUNDC,602047；H,40649；N,60185说明书CN104130158A119/11页120089二制备化合物17230090方法同化合物24，结果见表40091表400920093三化合物1724的结构式如下所示009400950096四对金属离子的识别0097参照实例1中的测试方法，以UVVIS为检测。
28、手段测定了化合物1724对K、NA、CU2、CA2、PR3、BA2、CO2、IN3、PB2、ZN2、ND3、HG2、LA3、AL3、SN2等金属离子的识别作用，说明书CN104130158A1210/11页13结果发现当以THF为溶剂时，化合物17和18可以识别AL3、CU2、BA2和SN2，化合物21和22可以识别AL3、BA2和SN2，化合物19、20、23和24可以识别溶液中的AL3和BA2。0098实例5杯4芳烃衍生物化合物25300099一制备化合物290100化合物29命名25,27二羟基26,28二22N42甲基苯偶氮基1萘基亚氨基次甲基苯氧基乙氧基杯4芳烃0101制备方法取实例。
29、1化合物6制备过程中的中间体淡黄色晶体01MMOL、42甲基苯偶氮基1萘胺025MMOL，甲醇25ML于50ML的圆底烧瓶中，搅拌下回流反应，薄层色谱跟踪反应，逐渐析出大量橘红色沉淀，反应停止后，抽滤，所得固体用CH2CL2/C2H5OH体积比41重结晶。得红色颗粒状晶体，产率582，即为目标产物化合物29。0102MP19519701031HNMRCDCL3,TMS,25PPM917S,2H,HCN；892S,2H,AROH；840M,4H,ARH；791S,2H,ARH；785M,10H,ARH；733D,8H,ARH；713T,2H,ARH；682M,10H,ARH；669D,2H,AR。
30、H；425D,4H,ARCH2AR；410M,8H,OCH2CH2O；312D,4H,ARCH2AR；203S,6H,ARCH30104IRKBR,CM13314OH；3020CH；2914CH；2876CH；1610CN；1582CC；1188AROC010513CNMRCDCL3,TMS,25PPM16029,15607,15217,15162,15028,14861,14658,14543,14205,13766,13311,13103,12861,12738,12634,12562,12544,12408,12347,12114,11588,11396,11143,7508,6631,。
31、5346,3401,3128,31150106ANALCALCDFORC80H66N6O6CH3CH2OHC,795831；H,55168；N,69637FOUNDC,795432；H,53371；N,662270107二制备化合物2528,300108方法同化合物29，结果见表50109表501100111三化合物2530的结构式如下所示0112说明书CN104130158A1311/11页1401130114四对金属离子的识别0115参照实例1中的测试方法，以UVVIS为检测手段分别测试了化合物2530对K、NA、CU2、CA2、PR3、BA2、CO2、IN3、PB2、ZN2、ND3、HG2、LA3、AL3、SN2等金属离子的识别作用，结果发现当以THF为溶剂时，化合物25、26、27、28和29可以识别溶液中的AL3和SN2，化合物30可以专一性的识别AL3。说明书CN104130158A14。