多枝状三嗪衍生物及其用途的制作方法

本发明涉及一种多枝状三嗪衍生物及其用途，具体地说，涉及一种多枝状1,3,5-三嗪衍生物及其用途。

背景技术：

多枝状大分子因其分子结构精确，结构几何对称，外围有大量官能团，高度支化等独特的结构性质受到了越来越多的关注和研究，并被广泛的应用于生物、医药、催化和光电功能材料等多种领域中。

多枝状两亲分子是一类同时具有亲水及亲油基团的多枝状大分子，主要可以通过对多枝状大分子的中心核或表面进行亲水或亲油改性的方法合成，使其既具有两亲聚合物临界聚集浓度低及聚集体稳定的优点，又具有小分子两亲化合物的尺寸均一和形态均匀等特点。

但是，现有多枝状两亲分子的合成步骤较为繁琐，产率较低。有文献报道(sedghir,oskooieha,heravimm,etal.divergentsynthesisofdendrimer-likeph-responsivemacromoleculesthroughacombinationofatrpandropforcontrolledreleaseofanti-cancerdrug[j].journalofmaterialschemistryb,2013,1(6):773-786.)，类似多枝状化合物五步反应总产率仅为25％。

鉴于此，设计易于制备的多枝状两亲分子是本发明需要解决的技术问题。

技术实现要素：

三聚氯氰(其主要的应用领域有染料工业、农用化学品工业、医药工业和石化助剂工业等)分子中的均三嗪环可以耐受多种苛刻的反应条件而不被破坏。三聚氯氰环上的三个氯原子具有独特的反应特性，三个氯原子由于受不饱和键的影响而比较活泼，容易发生亲核取代反应，而根据氯原子的活性不同，可以选择性地被-oh、-nh、-sh、-nhr等官能团取代。

本发明的发明人利用三聚氯氰的上述特点，设计了一种较易制备的多枝状两亲分子(其总收率在30％以上)。所制备的多枝状两亲分子不仅可单独作为表面活性剂使用，而且可与其它阳离子表面活性剂的配伍使用。

本发明一个目的在于，提供一种结构新颖的多枝状1,3,5-三嗪衍生物。

本发明所述的多枝状1,3,5-三嗪衍生物为式ⅰ所示化合物：

式ⅰ中，r为氢(h)或碱金属离子，r1和r2分别独立选自：中一种，y为

其中，r3和r4分别独立选自：h，c1～c16直链或支链烷基，或羟基(oh)取代的c1～c16直链或支链烷基中一种，且r3和r4不同时为h；

r5为c1～c16直链或支链烷基或由氟(f)取代的c1～c16直链或支链烷基；

x为亚甲基(ch2)，或二价的六元芳环基或六元杂环基；n为1～6的整数；曲线标记处为取代位(下同)；

所述六元杂环基的杂原子为氮(n)或/和氧(o)，杂原子数为1或2。

本发明另一个目的在于，提供一种制备式ⅰ所示化合物的方法，所述方法包括下列步骤：

(1)以丙烯酸叔丁酯起始原料，由丙烯酸叔丁酯制备式ⅱ所示化合物的步骤；

(2)由式ⅱ所示化合物与三聚氯氰(2,4,6-三氯-1,3,5-三嗪)反应，制得式ⅲ所示化合物的步骤；

(3)由式ⅲ所示化合物与或/和r5oh反应，制得式ⅳa或/和ⅳb所示化合物的步骤；和

(4)由式ⅳa或/和ⅳb所示化合物与反应，所得中间体(式ⅴ所示化合物)，式ⅴ所示化合物再经水解或成盐后，得到目标物(式ⅰ所示化合物)。

本发明还有一个目的在于，揭示上述树枝状1,3,5-三嗪衍生物(式ⅰ所示化合物)一种用途，即式ⅰ所示化合物作为表面活性剂的应用。

附图说明

图1.为化合物ⅰ-1～14水溶液的表面张力(σ)与浓度(c)曲线；

图2.为化合物ⅰ-10与阳离子表面活性剂复配后水溶液的表面张力(σ)与浓度(c)曲线。

具体实施方式

在本发明一个优选的技术方案中，r1和r2分别独立选自：中一种，且r1和r2相同；

其中，r3和r4分别独立选自：h，c1～c16直链或支链烷基，或oh取代的c1～c16直链或支链烷基中一种，且r3和r4不同时为h；

r5为c1～c16直链或支链烷基或由f取代的c1～c16直链或支链烷基。

进一步优选的技术方案是：r1和r2分别独立选自：中一种，且r1和r2相同；

其中，r3和r4分别独立选自：h，c1～c16直链或支链烷基，或oh取代的c1～c6(更优选c1～c3)直链或支链烷基中一种，且r3和r4不同时为h；

r5为c1～c16直链或支链烷基或由f取代的c1～c16直链或支链烷基。

更进一步优选的技术方案是：r1和r2分别独立选自下列基团中一种，且r1和r2相同：

在本发明另一个优选的技术方案中，y为

其中：x为ch2，或二价的苯基或六元杂环基；n为1～6的整数；

所述六元杂环基的杂原子为n，杂原子数为2。

进一步优选的技术方案是：y为

其中：x为ch2，或二价的苯基或哌嗪基；n为1～6的整数。

更进一步优选的技术方案是：y为下列基团中一种：

m为2，6或8。

下面通过实施例对本发明做进一步阐述，其目的仅在于更好理解本发明的内容。因此，所举之列不限制本发明的保护范围。

实施例1

(1)将1eqch3no2溶于二氧六环溶剂中，然后加入40％的tritonb，滴加3eq丙烯酸叔丁酯，控制温度保持在70-80℃，滴加完毕后再在80℃的温度下反应3h。蒸除溶剂，得到黄色固体，将其溶于200ml乙酸乙酯中，分别用稀酸和饱和nacl洗，用无水na2so4干燥，旋蒸除去有机溶剂，在95％乙醇中重结晶，得到白色固体(为硝基酸酯化合物)。将该化合物加入无水乙醇中，加入raneyni催化，在h2条件下，60℃反应2天。反应后抽滤，旋除滤液中有机溶剂后，经柱层析提纯，得到化合物ⅱ(80％)。

¹hnmr(cdcl3,400mhz):δ1.78(s,12h),1.44(s,27h).

¹³cnmr(cdcl3,100mhz):δ171.35,80.17,51.07,30.05,29.66,28.05.

(2)在冰浴条件下，将化合物ⅱ的乙腈溶液滴加至三聚氯氰乙腈溶液中，再加入1-2eqk2co3，氮气保护，反应3h。抽滤除去固体，旋除滤液中有机溶剂后，经柱层析提纯，得到化合物ⅲ(80％)。

¹hnmr(cdcl3,400mhz):δ6.24(s,1h),2.24-2.16(m,6h),2.11-2.05(m,6h),1.44(s,27h).

¹³cnmr(cdcl3,100mhz):δ172.21，170.42，169.72，165.06，81.07，59.22，29.66，29.62，28.05.

hrms(esi):m/z[m+h]⁺calculatedforc25h40n4o6cl2:536.2403；found:563.2410。

(3)将化合物ⅲ溶于乙腈中，再将二乙醇胺加入到上述溶液中，然后加入1-2eqdipea，升温至40℃，反应3h。反应液经硅胶柱柱层析(pe:ea＝2:1)后得到化合物ⅳa-1(90％)。

¹hnmr(400mhz,cdcl3):δ5.18(s,1h),3.94-3.75(m,8h),2.23-2.19(m,6h),2.05-2.01(m,6h),1.43(s,27h).

¹³cnmr(100mhz,cdcl3):δ172.63,168.37,165.42,164.17,81.04,61.89,59.73,57.62,51.91,51.75,29.91,29.55,28.05.

hrms(esi):m/z[m+h]⁺理论值(calcdfor)c29h50n5o8cl:632.3426；实验值(found)：632.3434。

(4)将化合物ⅳa-1溶于二氧六环中，往里滴加1,4-双氨丙基哌嗪的二氧六环溶液，再加入1-2eqk2co3，氮气保护，加热回流反应2天，反应液经硅胶柱柱层析(dcm:meoh＝3：1)后得到化合物ⅴ-1(60％)。

¹hnmr(400mhz,cdcl3):δ3.78-3.65(m,16h),3.41(s,4h),2.96-2.53(m,12h),2.21(s,12h),2.03(d,j＝3.8hz,12h),1.85(s,4h),1.43(s,54h).

¹³cnmr(100mhz,cdcl3):δ172.89,168.67,165.52,164.27,81.04,61.83,59.77,58.06,57.52,52.05,51.75,50.03,40.21,29.93,29.57,28.05,27.63.

hrms(esi):m/z[m+h]⁺理论值(calcdfor)c68h122n14o16:1391.9241；实验值(found):1391.9248。

(5)将化合物ⅴ-1加入到过量甲酸溶液中，常温反应1天。反应后经旋蒸除去溶剂，得到化合物ⅰ-1(90％)。

ir(kbr):νmax3296,2951,1721,1651,1572,1531,1355,1169,1093,1046,785cm^-1.

¹hnmr(400mhz,dmso):δ3.78-3.69(m,16h),3.45-3.25(m,4h),2.63-2.51(m,12h),2.30-2.13(m,12h),2.10-1.91(m,12h),1.75(s,4h).

hrms(esi):m/z[m+h]⁺理论值(calcdfor)c44h74n14o16:1055.5485；实验值(found):1055.5490.

实施例2

除将实施例1中步骤(3)中的二乙醇胺替换为乙醇胺外，其它条件与步骤与实施例1相同，即可得到式ⅰ-2所示化合物。

ir(kbr):νmax3388,2971,1718,1630,1574,1450,1345,1184,1093,1049,785cm^-1.

¹hnmr(400mhz,d2o):δ3.56(t,j＝6.4hz,4h),3.35-3.20(m,8h),3.08-2.15(m,12h),2.06-2.02(m,12h),1.98-1.91(m,12h),1.73(s,4h).

hrms(esi):m/z[m+h]⁺理论值(calcdfor)c40h66n14o14:967.4961；实验值(found):967.4961.

实施例3

除将实施例1中步骤(3)中的二乙醇胺替换为二乙胺外，其它条件与步骤与实施例1相同，即可得到式ⅰ-3所示化合物。

ir(kbr):νmax3280,2973,2875,1719,1622,1545,1445,1357,1210,1089,1046,785cm^-1.

¹hnmr(400mhz,d2o):δ3.46-3.21(m,12h),3.03-2.19(m,12h),2.05-2.01(m,12h),1.93-1.90(m,12h),1.70(s,4h),0.98(t,j＝6.8hz,12h).

hrms(esi):m/z[m+h]⁺理论值(calcdfor)c44h74n14o12:991.5689；实验值(found):991.5696.

实施例4

除将实施例1中步骤(3)中的二乙醇胺替换为正丁胺外，其它条件与步骤与实施例1相同，即可得到式ⅰ-4所示化合物。

¹hnmr(400mhz,dmso):δ3.40(s,4h),3.35(s,4h),2.31-2.45(m,12h),2.10(t,j＝8.0hz,12h),1.91(t,j＝6.8hz,12h),1.69(s,8h),1.29(s,4h),0.88(t,j＝6.8hz,6h).

实施例5

除将实施例1中步骤(3)中的二乙醇胺替换为十二胺外，其它条件与步骤与实施例1相同，即可得到式ⅰ-5所示化合物。

¹hnmr(400mhz,dmso):δ3.41(s,4h),3.31(s,4h),2.35-2.41(m,12h),2.12(t,j＝8.0hz,12h),1.92(t,j＝6.8hz,12h),1.68(s,4h),1.20(s,36h),0.86(t,j＝6.7hz,6h).

实施例6

除将实施例1中步骤(3)中的二乙醇胺替换为十六胺外，其它条件与步骤与实施例1相同，即可得到式ⅰ-6所示化合物。

¹hnmr(400mhz,dmso):δ3.19(s,4h)，3.14(s,4h)，2.70(s,8h)，2.55(s,4h)，2.11(t,j＝8.0hz,12h)，1.96(t,j＝6.8hz,12h)，1.68(s,4h)，1.43(s,4h)，1.22(s,52h)，0.84(t,j＝6.8hz,6h)。

实施例7

除将实施例1中步骤(3)中的二乙醇胺替换为3-全氟辛基丙醇-1外，其它条件与步骤与实施例1相同，即可得到式ⅰ-7所示化合物。

¹hnmr(400mhz,dmso):δ4.06(t,j＝10.7hz,4h),3.40(d,j＝151.5hz,4h),2.50(s,4h),2.36(d,j＝23.9hz,20h),1.92(t,j＝6.8hz,12h),1.42-1.08(m,12h).

实施例8

除将实施例1中步骤(4)中的1,4-双氨丙基哌嗪替换为己二胺外，其它条件与步骤与实施例1相同，即可得到式ⅰ-8所示化合物。

¹hnmr(400mhz,dmso):δ3.82(d,j＝30.8hz,16h),3.36(s,4h),2.21-2.03(m,12h),2.12-1.93(m,12h),1.51(d,j＝23.6hz,4h),1.24-1.20(m,6h).

实施例9

除将实施例1中步骤(4)中的1,4-双氨丙基哌嗪替换为癸二胺外，其它条件与步骤与实施例1相同，即可得到式ⅰ-9所示化合物。

¹hnmr(400mhz,dmso):δ3.93-3.59(m,16h),3.21(d,j＝5.2hz,4h),2.23-2.10(m,12h),2.07(dd,j＝12.0,5.5hz,12h),1.52(s,6h),1.25(dd,j＝13.6,6.7hz,12h).

实施例10

除将实施例1中步骤(4)中的1,4-双氨丙基哌嗪替换为月桂二胺外，其它条件与步骤与实施例1相同，即可得到式ⅰ-10所示化合物。

¹hnmr(400mhz,dmso):δ3.71(d,j＝50.5hz,16h),3.43(dd,j＝43.3,32.5hz,4h),2.17(d,j＝23.5hz,12h),2.06(m,12h),1.82-1.57(m,4h),1.21(d,j＝10.5hz,16h).

实施例11

除将实施例1中步骤(3)中的二乙醇胺替换为正丁胺，及步骤(4)中的1,4-双氨丙基哌嗪替换为癸二胺外，其它条件与步骤与实施例1相同，即可得到式ⅰ-11所示化合物：

¹hnmr(400mhz,dmso):δ3.34(s,8h),2.34-2.15(m,12h),2.14(d,j＝6.2hz,12h),1.46(s,8h),1.43-1.26(m,16h),0.98(t,j＝7.0hz,6h).

实施例12

除将实施例1中步骤(3)中的二乙醇胺替换为正辛胺，及步骤(4)中的1,4-双氨丙基哌嗪替换为癸二胺外，其它条件与步骤与实施例1相同，即可得到式ⅰ-12所示化合物：

¹hnmr(400mhz,dmso):δ3.32(s,8h),2.25-2.11(m,12h),2.15(d,j＝12.4hz,12h),1.50(d,j＝23.4hz,8h),1.36-1.20(m,32h),1.00(t,j＝6.7hz,6h).

实施例13

除将实施例1中步骤(3)中的二乙醇胺替换为十二胺，及步骤(4)中的1,4-双氨丙基哌嗪替换为癸二胺外，其它条件与步骤与实施例1相同，即可得到式ⅰ-13所示化合物：

¹hnmr(400mhz,dmso):δ3.32(s,8h),2.28-2.11(m,12h),2.03(d,j＝12.4hz,12h),1.52(d,j＝24.4hz,8h),1.34-1.20(m,48h),0.89(t,j＝6.7hz,6h).

实施例14

除将实施例1中步骤(3)中的二乙醇胺替换为十六胺，及步骤(4)中的1,4-双氨丙基哌嗪替换为癸二胺外，其它条件与步骤与实施例1相同，即可得到式ⅰ-14所示化合物：

¹hnmr(400mhz,dmso):δ3.34(s,8h),2.28-2.12(m,12h),2.02(d,j＝10.2hz,12h),1.52(d,j＝25.2hz,8h),1.36-1.22(m,64h),0.91(t,j＝6.6hz,6h).

本发明所述多枝状化合经6步反应合成，总产率约为31％。相关文献报道的类似支化结构的多枝状化合物，其5步反应的总收率约25％。

实施例15

式ⅰ-1～14所示化合物的表面活性性能的测试

分别在25ml容量瓶中配置浓度为0.1mol/l的式ⅰ-1～14所示化合物的水溶液。在测试皿中加入25ml去离子水，通过移液枪向测试皿中逐步加入配置的溶液来改变水溶液浓度。在20℃下，利用吊片法测试不同浓度下的表面张力数值，具体结果见图1.。

由图1可知，本发明所述树枝状化合物具有较低的表面张力，最低cmc值为0.1(10^-3mol/l)。说明本发明所述化合物具有较好的表面活性性能，可以用作阴离子表面活性剂使用。

实施例16

以本发明提供的式ⅰ-10所示化合物(以下简记为“化合物ⅰ-10”)为例，将其与阳离子表面活性剂复配，测试其对水溶液表面张力的影响。具体测试步骤如下：

将化合物ⅰ-10和十二烷基二甲基苄基溴化铵(ddbab)分别按照a＝1、0.5、0(a＝化合物ⅰ-10/ddbab)，在25ml容量瓶中配置浓度为0.1mol/l的三种水溶液。在测试皿中加入25ml去离子水，通过移液枪向测试皿中逐步加入配置的溶液来改变水溶液浓度。在20℃下，利用吊片法分别测试不同浓度的表面张力数值，具体结果见图2.。

由图2可知，将目标化合物与阳离子表面活性剂复配使用，化合物ⅰ-10的加入，能使阳离子表面活性剂的cmc从0.1(10^-3mol/l)降低至0.05(10^-3mol/l)，能有效降低水溶液的表面张力，提升溶液表面活性性能，说明该类化合物与阳离子表面活性剂具有良好的配伍性能。

本发明提供的其它的多枝状1,3,5-三嗪衍生物也具有相同配伍性能，在此不再一一赘述。