专利名称：一种25,26,27,28-四巯基乙氧基-杯[4]芳烃的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种含硫杯[4]芳烃衍生物的制备方法，具体涉及一种 25, 26， 27， 28-四巯基乙氧基-杯[4]芳烃的制备方法。
背景技术：
杯芳烃(Calixarene )是由苯酚单元通过亚甲基在酚羟基邻位连接而构成的一 类大环化合物，它的出现是与酚醛树脂的研究密切相关的。1942年，奥地利化 学家Alois Zinke发现叔丁基苯酚与甲醛水溶液在氢氧化钠存在下的反应产物不 是他预期的线型酚醛树脂，而是一个高熔点的晶状化合物，经鉴定为环状的四聚 体(如下图)，这是杯芳烃发现的渊源。
OH OH OH HO
20世纪70年代末，随着冠醚、环糊精等大环化合物研究工作的深入，发现它 们有作为模拟酶的可能性，于是这类大环化合物引起了科学界的广泛重视，并将 这类化合物命名为"杯芳烃"(Calixarene，calix源于希腊文酒杯，arene为芳香烃类)。为第三代超分子主体化合物，杯芳烃具有独特的空穴结构，与冠醚和环糊 精相比具有如下特点:(I)它是一类合成的低聚物，它的空穴结构大小的调节具有 较大的自由度;(2)通过控制不同的反应条件及引入适当的取代基，可固定所需要 的构象;(3)不但可以在杯芳烃下缘的酚轻基和上缘的苯环对位发生衍生化反应, 而且连接苯环单元的亚甲基都能进行各种选择性功能化，这不仅能改善杯芳烃自 身水溶性差的不足，而且还可以改善其分子络合能力和模拟酶活力;(4)它的热稳 定性及化学稳定性很好,可溶性虽较差，但这各有利弊的一面，通过衍生化之后， 某些衍生物具有很好的溶解性;(5)杯芳烃不但能与离子，且能与中性分子形成主
客体包合物，这是容冠醚和环糊精两者之长;(6)杯芳烃的合成较为简单，可望获 得较为廉价的产品。
基于杯芳烃上述的一些特点，自70年代末至整个80年代，杯芳烃的研究工作 发展非常迅速，到现在已有多本专著和多篇综述性文章报道杯芳烃在液膜传输、 络合萃取分子探针、分子器件、传感器、液晶、非线性光学等领域的应用潜力。
上世纪70年代，美、日、德、英等国化学家先后就衍生物的合成及其性能开 展了系列研究，并在配合物、分析化学、分子识别、分子催化等领域的应用中取 得了突破性进展。国内的研究起步于90年代初期，中国科学院北京化学研究所、 南开大学、同济大学、武汉大学等单位开展了系列研究并取得了一些有价值的研 究成果。杯芳烃研究热点之一是新型杯芳烃衍生物的合成，合成热点主要表现在 新型杯芳烃基体的采用、上沿取代基的多位功能化、下沿取代基的桥联、醚化、 酯化和多穴化及在分子中导入含有O，N， S及两性金属的基团等方面。另一个热点 是在应用功能及性能上向电学、光学、手性识别、催化反应等方向发展。
本发明的目的在于公开一种25， 26， 27， 28-四巯基乙氧基-杯[4]芳烃的制备
方法。
为达上述目的，我们进行了一系列实验和研究，得到了一条工艺简单，条 件温和，成本低廉的以式(I)表示的25，26，27，28-四巯基乙氧基-杯[4]芳烃的 合成路线。
A. 25，26,27，28-四甲磺酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃(III)的制备 先量取25，26,27，28-四羟基乙氧基-杯[4]芳烃(II):三乙胺或者吡啶=1: 1-15摩尔比(物质的量比)，然后将它们放在反应器中，再加入二氯甲垸，二氯 甲垸的加入量为25，26，27,28-四羟基乙氧基-杯[4]芳烃(II)重量的1一15倍。 冷却至(TC后滴加甲磺酰氯，甲磺酰氯的滴加量为25， 26， 27, 28-四羟基乙氧基-杯[4]芳烃(II)重量的1-15倍，滴加完毕后继续在0。C下搅拌反应l-2小时，
发明内容
OChbChbSH
再加入水，水的加入量为二氯甲烷重量的1.5倍，再将加水后分出的有机层与水 相分开，在有机层中加入无水硫酸镁，过夜，滤去无水硫酸钠后剩余液体再升温 至55°C，蒸馏除去二氯甲烷得到白色固体,最后在白色固体中加入正己垸进行重 结晶，得到25，26，27,28-四甲磺酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃(III);正己烷的加入 量为白色固体重量的4倍；
<formula>formula see original document page 6</formula>(II) (III)
B. 25，26，27，28-四硫代乙酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃(IV)的制备
先量取25， 26， 27， 28-四甲磺酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃(111):硫代乙酸钾=1:
1-15 (物质的量比)，将他们加入反应器中，再加入无水乙腈，无水乙腈的加入
量为25,26，27，28-四甲磺酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃(III)重量的15-35倍。氮
气保护下边搅拌边加热至8(TC进行取代反应4个小时后，停止加热，冷却至室
温，然后再升温至9(TC蒸馏除去乙腈得红褐色固体，在固体中加水溶解，水的
加入量是乙腈重量的2倍，再在溶液中加入二氯甲烷进行萃取，得有机相，二氯
甲垸加入量是乙腈重量的6倍，在有机相中加入无水硫酸钠，过夜，
<formula>formula see original document page 6</formula>(IV)
C. 25,26,27,28-四巯基乙氧基-杯[4]芳烃(I)的制备 先按25,26,27，2S-四硫代乙酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃(IV):甲醇钠或者乙 醇钠=1: l-15物质的量比量取，然后将他们加入反应器中，冷却至0-C后加入无 水甲醇或无水乙醇，无水甲醇或无水乙醇的加入量为25， 26， 27, 28-四硫代乙酰 氧基乙氧基-杯[4]芳烃(IV)重量的15倍，加毕后升至室温反应2小时，再冷 却至O'C后加入浓度为2mol/L的稀盐酸酸化，过滤收集固体，用无水甲醇对固 体经过重结晶后得到25,26，27，28-四巯基乙氧基-杯[4]芳烃(I);甲醇的加入
量是固体重量的4倍。 本发明的优点
1. 本发明采用的合成路线简单，条件温和，控制和操作容易，产率可以高 达90%左右或以上。
2. 本发明采用的各步原料均为市售，来源广泛，供应充足，便于规模量制 备，成本相对较低。
3. 本发明方法合成的化合物为杯[4]芳烃衍生物由于硫原子的电负性小，
外层电子易激化，具有较强的化学活性并且对过渡金属离子和重金属离子有较强 的识别能力，使得该化合物与传统杯芳烃在生命科学、仿生医学、仿生催化、排 除有毒元素、分离提纯及环境保护等领域有着更广阔的应用前景。
具体实施例方式
下面通过具体的实施例进一步说明本发明是如何实现的 实施例1
A. 25,26,27,28-四甲磺酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃(III)的制备
在250ml三颈瓶中加入6g (lOmmol) 25， 26, 27, 28-四羟基乙氧基-杯[4]芳 烃(II)和15mL(100mmol)三乙胺及lOOmL二氯甲垸，冰盐浴冷却，温度控制 在Or，逐滴加入7.5mL(100mmol)的甲磺酰氯，零度以下搅拌1小时，然后往 反应液中加入200mL的水，分出有机相和水相，水相用二氯甲烷萃取(50mlX3)， 合并有机相，并在有机相中加30 g无水硫酸镁过夜，干燥，滤去无水硫酸钠后 剩余液体再升温至55'C，蒸馏除去二氯甲烷，用55ml正己烷对白色固体进行重 结晶得到白色晶体8.5g，为产物25，26，27，28-四甲磺酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃 (m)。产率为95%。
B. 25，26，27，28-四硫代乙酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃(W)的制备
在250ml三颈瓶中加入5g(6mmo1) 25， 26， 27， 28-四甲磺酰氧基乙氧基-杯 [4]芳烃(III)和10.7g(80mmol)硫代乙酸钾及lOOmL无水乙腈，氮气保护下回 流4个小时，得红褐色溶液，停止加热，冷却至室温，然后再升温至9(TC蒸馏除 去乙腈得红褐色固体，固体用200mL水溶解，然后再加入二氯甲烷萃取(100ml X3)，合并有机相，有机相用无水硫酸钠30克干燥，过夜，滤去无水硫酸钠后
剩余液体再升温至55'C，蒸馏除去二氯甲烷得到固体，得到固体用24ml石油醚 重结晶，得到橙红色晶体3.8g，为产物25,26，27，28-四硫代乙酰氧基乙氧基-杯 [4]芳烃(IV)。产率83%。
C. 25,26，27，28-四巯基乙氧基-杯[4]芳烃(I)的制备 在250ml三颈瓶中加入3.5g(4.2mmol) 25， 26， 27， 28-四硫代乙酰氧基乙氧基 -杯[4]芳烃(IV)和2.3g(42mmol)甲醇钠，在冰浴下加入50mL甲醇溶解。反应 开始为红褐色混浊液，慢慢升至室温，溶液逐渐变澄清。在室温下反应2h，在 冰浴下逐滴加入2mol/L的稀盐酸至沉淀完全析出。过滤收集，得到褐色固体。 用15ml甲醇对褐色固体重结晶得到褐色晶体2.7g，为产物25， 26， 27， 28-四巯基 乙氧基-杯[4]芳烃(1)。产率92%。 实施例2
其他步骤与实施例1相同，只是A步骤的25， 26, 27， 28-四甲磺酰氧基乙氧 基-杯[4]芳烃(III)的制备方法如下
在250ml三颈瓶中加入6g (lOmmol) 25, 26， 27, 28-四羟基乙氧基-杯[4]芳烃 (II )禾Q 14mL(100mmol)吡啶及lOOmL的二氯甲烷，冰盐浴冷却，温度控制在 (TC，逐滴加入7.5mL(100mmol)的甲磺酰氯，零度以下搅拌1小时，然后往反应 液中加入200mL的水，分出有机相和水相，水相用二氯甲烷萃取(50mlX3)，合 并有机相，并在有机相中加30 g无水硫酸镁干燥过夜，滤去无水硫酸钠后剩余 液体再升温至55'C，蒸馏除去二氯甲烷，用55ml正己烷对白色固体进行重结晶 得到白色晶体8.3g，为产物25, 26, 27， 28-四甲磺酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃(III)。 产率为93%。
实施例3
其他步骤与实施例1相同，只是A步骤的25， 26， 27， 28-四甲磺酰氧基乙氧 基-杯[4]芳烃(III)的制备方法如下
在250ml三颈瓶中加入6g (lOmmol) 25， 26， 27， 28-四羟基乙氧基-杯[4]芳 烃(II)和1.5mL(10mmol)三乙胺及100mL 二氯甲烷，冰盐浴冷却，温度控制 在0'C，逐滴加入7.5mL(100mmol)的甲磺酰氯，零度以下搅拌1小时，然后往 反应液中加入200mL的水,分出有机相和水相，水相用二氯甲烷萃取(50mlX3),合并有机相，并在有机相中加30 g无水硫酸镁干燥过夜，滤去无水硫酸钠后剩 余液体再升温至55'C，蒸馏除去二氯甲烷，用28ml正己垸对白色固体进行重结 晶得到白色晶体4.4g，为产物25,26,27，28-四甲磺酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃 (III)。产率为49%。 实施例4其他步骤与实施例1相同，只是A步骤的25， 26, 27， 28-四甲磺酰氧基乙氧 基-杯[4]芳烃(III)的制备方法如下在250ml三颈瓶中加入6g (lOmmol) 25， 26， 27， 28-四羟基乙氧基-杯[4]芳 烃(II)和22.5mL(150mmol)三乙胺及100mL 二氯甲烷，冰盐浴冷却，温度控 制在0'C，逐滴加入7.5mL(100mmol)的甲磺酰氯，零度以下搅拌1小时，然后往 反应液中加入200mL的水，分出有机相和水相，水相用二氯甲垸萃取(50mlX3)， 合并有机相，并在有机相中加30 g无水硫酸镁干燥过夜，滤去无水硫酸钠后剩 余液体再升温至55"C，蒸馏除去二氯甲烷，用55ml正己烷对白色固体进行重结 晶得到白色晶体8.55g，为产物25，26，27,28-四甲磺酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃 (m)。产率为96%。实施例5
其他步骤与实施例1相同，只是A步骤的25， 26， 27， 28-四甲磺酰氧基乙氧 基-杯[4]芳烃(in)的制备方法如下在250ml三颈瓶中加入6g (lOmmol) 25, 26， 27， 28-四羟基乙氧基-杯[4]芳 烃(II)和15mL(100mmol)三乙胺及lOOmL二氯甲烷，冰盐浴冷却，温度控制 在O'C，逐滴加入0.75mL(10mmol)的甲磺酰氯，零度以下搅拌1小时，然后往反 应液中加入200mL的水，分出有机相和水相，水相用二氯甲垸萃取(50mlX3)， 合并有机相，并在有机相中加30 g无水硫酸镁干燥过夜，滤去无水硫酸钠后剩 余液体再升温至55。C,蒸馏除去二氯甲烷，用20ml正己烷对白色固体进行重结 晶得到白色晶体3.6g，为产物25，26，27，28-四甲磺酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃 (III)。产率为40%。 实施例6其他步骤与实施例1相同，只是A步骤的25， 26， 27， 28-四甲磺酰氧基乙氧
基-杯[4]芳烃(III)的制备方法如下
在250ml三颈瓶中加入6g (lOmmol) 25, 26, 27, 28-四羟基乙氧基-杯[4]芳 烃(II)和15mL(100mmol)三乙胺及100mL 二氯甲烷，冰盐浴冷却，温度控制 在0"C，逐滴加入11.3mL(151mmol)的甲磺酰氯，零度以下搅拌1小时,然后往反 应液中加入200mL的水，分出有机相和水相，水相用二氯甲烷萃取(50mlX3)， 合并有机相，并在有机相中加30 g无水硫酸镁干燥过夜，滤去无水硫酸钠后剩 余液体再升温至55"C，蒸馏除去二氯甲烷，用55ml正己烷对白色固体进行重结 晶得到白色晶体8.6g,为产物25，26,27，28-四甲磺酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃 (m)。产率为96%。 实施例7
其他步骤与实施例1相同，只是B歩骤的25， 26, 27， 28~四硫代乙酰氧基乙 氧基-杯[4]芳烃(IV)的制备方法如下
在250ml三颈瓶中加入5g(6mmo1) 25， 26， 27， 28-四甲磺酰氧基乙氧基-杯[4] 芳烃和0.82g(6mmol)硫代乙酸钾及100mL无水乙腈，氮气保护下回流4个小时， 溶液为红褐色，停止加热冷却室温，然后再升温至9(TC蒸馏除去乙腈得红褐色 固体，固体用200mL水溶解，然后用二氯甲垸萃取(100mlX3)，合并有机相， 有机相用无水硫酸钠30克干燥过夜，滤去无水硫酸钠后剩余液体再升温至55°C， 蒸馏除去二氯甲烷得到固体，固体用7ml石油醚重结晶,得到橙红色晶体l.lg， 为产物25,26,27,28-四硫代乙酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃。产率24%。
实施例8
其他歩骤与实施例1相同，只是B步骤的25， 26， 27， 28-四硫代乙酰氧基乙 氧基-杯[4]芳烃(IV)的制备方法如下
在250ml三颈瓶中加入5g(6mmo1) 25， 26， 27， 28-四甲磺酰氧基乙氧基-杯[4] 芳烃和12.3g(90mmol)硫代乙酸钾及100mL无水乙腈，氮气保护下回流4个小时， 溶液为红褐色，停止加热冷却室温，然后再升温至9(TC蒸馏除去乙腈得红褐色 固体，固体用200mL水溶解，然后用二氯甲垸萃取(100mlX3)，合并有机相， 有机相用无水硫酸钠30克干燥过夜，滤去无水硫酸钠后剩余液体再升温至55 °C，蒸馏除去二氯甲烷得到固体，固体用25ml石油醚重结晶,得到橙红色晶体
3.9g，为产物25，26，27，28-四硫代乙酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃。产率85%。 实施例9
其他步骤与实施例1相同，只是C步骤的25， 26， 27， 28-四巯基乙氧基-杯[4] 芳烃的制备方法如下
在250ml三颈瓶中加入3.5g(4.2mmo1) 25， 26, 27， 28-四硫代乙酰氧基乙氧基 -杯[4]芳烃和2.86g(42mmol)乙醇钠，在冰浴下加入50mL乙醇溶解。反应开始 为红褐色混浊液，慢慢升至室温，溶液逐渐变澄清。在室温下反应2h，在冰浴下 逐滴加入2mol/L的稀盐酸至沉淀完全析出。过滤收集，得到褐色固体。用15ml 甲醇褐色固体重结晶得到褐色晶体2.74g，为产物25，26，27，28-四巯基乙氧基-杯[4]芳烃。产率93%。
实施例10
其他步骤与实施例1相同，只是C步骤的25， 26, 27, 28-四巯基乙氧基-杯[4] 芳烃的制备方法如下
在250ml三颈瓶中加入3.5g(4.2mmo1) 25， 26， 27， 28-四硫代乙酰氧基乙氧基 -杯[4]芳烃和0.238(4.211111101)甲醇钠，在冰浴下加入50mL甲醇溶解。反应开始 为红褐色混浊液，慢慢升至室温，溶液逐渐变澄清。在室温下反应2h,在冰浴下 逐滴加入2mol/L的稀盐酸至沉淀完全析出。过滤收集，得到褐色固体。用2ml 甲醇褐色固体重结晶得到褐色晶体0.42g，为产物25,26，27，28-四巯基乙氧基_ 杯[4]芳烃。产率14%。
实施例11
其他步骤与实施例1相同，只是C步骤的25， 26, 27， 28-四巯基乙氧基-杯[4] 芳烃的制备方法如下
在250ml三颈瓶中加入3.5g(4.2mmol) 25， 26， 27， 28-四硫代乙酰氧基乙氧基 -杯[4]芳烃和3.45§(6311111101)甲醇钠，在冰浴下加入50mL甲醇溶解。反应开始 为红褐色混浊液，慢慢升至室温，溶液逐渐变澄清。在室温下反应2h,在冰浴下 逐滴加入2mol/L的稀盐酸至沉淀完全析出。过滤收集，得到褐色固体。用15ml 甲醇褐色固体重结晶得到褐色晶体2.72g，为产物25， 26， 27， 28-四巯基乙氧基-杯[4]芳烃。产率93%。
权利要求
1.一种25，26，27，28-四巯基乙氧基-杯[4]芳烃的制备方法，其特征在于以式(I)表示的25，26，27，28-四巯基乙氧基-杯[4]芳烃按照如下步骤获得A.25，26，27，28-四甲磺酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃(III)的制备先量取25，26，27，28-四羟基乙氧基杯[4]芳烃(II)∶三乙胺或者吡啶＝1∶1-15摩尔比，然后将它们放在反应器中，再加入二氯甲烷，二氯甲烷的加入量为25，26，27，28-四羟基乙氧基-杯[4]芳烃(II)重量的1-15倍；冷却至0℃后滴加甲磺酰氯，甲磺酰氯的滴加量为25，26，27，28-四羟基乙氧基-杯[4]芳烃(II)的1-15倍摩尔，滴加完毕后继续在0℃下搅拌反应1-2小时，再加入水，水的加入量为二氯甲烷重量的1.5倍，再将加水后分出的有机层与水相分开，在有机层中加入无水硫酸镁，过夜，滤去无水硫酸镁后剩余液体再升温至55℃，蒸馏除去二氯甲烷得到白色固体，最后在白色固体中加入正己烷进行重结晶，得到25，26，27，28-四甲磺酰氧基乙氧基杯[4]芳烃(III)；正己烷的加入量为白色固体重量的4倍；B.25，26，27，28-四硫代乙酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃(IV)的制备先量取25，26，27，28-四甲磺酰氧基乙氧基杯[4]芳烃(III)∶硫代乙酸钾＝1∶1-15摩尔比，将他们加入反应器中，再加入无水乙腈，无水乙腈的加入量为25，26，27，28四甲磺酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃(III)重量的15-35倍；氮气保护下边搅拌边加热至80℃进行取代反应4个小时后，停止加热，冷却至室温，然后再升温至90℃蒸馏除去乙腈得红褐色固体，在固体中加水溶解，水的加入量是乙腈重量的2倍，再在溶液中加入二氯甲烷进行萃取，得有机相，二氯甲烷加入量是乙腈重量的6倍，在有机相中加入无水硫酸钠，过夜，滤去无水硫酸钠后剩余液体再升温至55℃，蒸馏除去二氯甲烷得到固体，最后在固体中加入石油醚进行重结晶，得到橙红色晶体为产物25，26，27，28-四硫代乙酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃(IV)；石油醚加入量是固体重量的4倍；C.25，26，27，28-四巯基乙氧基-杯[4]芳烃(I)的制备先按25，26，27，28-四硫代乙酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃(IV)∶甲醇钠或者乙醇钠＝1∶1-15摩尔比量取，然后将他们加入反应器中，冷却至0℃后加入无水甲醇或无水乙醇，无水甲醇或无水乙醇的加入量为25，26，27，28-四硫代乙酰氧基乙氧基-杯[4]芳烃(IV)重量的15倍，加毕后升至室温反应2小时，再冷却至0℃后加入浓度为2mol/L的稀盐酸酸化，过滤收集固体，用无水甲醇对固体经过重结晶后得到25，26，27，28-四巯基乙氧基-杯[4]芳烃(I)；甲醇的加入量是固体重量的4倍。
全文摘要
一种25，26，27，28-四巯基乙氧基-杯[4]芳烃的制备方法，涉及一种含硫杯[4]芳烃衍生物的制备方法。包括如下步骤以25，26，27，28-四羟基乙氧基-杯[4]芳烃作为起始原料，然后再在25，26，27，28位上进行官能团修饰，通过三步反应最后得到25，26，27，28-四巯基乙氧基-杯[4]芳烃。本发明采用上述方法合成的含硫杯[4]芳烃衍生物所用原料均为市售，且来源广泛、充足，价格便宜，工艺简单，各步反应均为常压操作，由于硫原子的电负性小，外层电子易激化，具有较强的化学活性并且对过渡金属离子和重金属离子有较强的识别能力，使得该化合物具有比传统杯芳烃在生命科学、仿生医学、仿生催化、排除有毒元素、分离提纯及环境保护等领域中具有更为广阔的应用前景。
文档编号C07C319/02GK101337918SQ200810041558
公开日2009年1月7日 申请日期2008年8月11日 优先权日2008年8月11日
发明者辉 段, 蒋忠良, 靳向乐 申请人:同济大学