轴手性联萘酚衍生物Gemini型两亲分子对映异构体及其制备方法和应用与流程

本发明涉及gemini两亲化合物及其制备方法和应用。

背景技术：

近几年来，水凝胶由于其独特的性质以及潜在的应用已经引起人们的广泛关注。超分子水凝胶通过形成三维空间网络结构将溶剂水相固定化而形成的一类重要软物质。凝胶形成的驱动力主要为非共价键相互作用，如氢键、π-π相互作用、疏水相互作用等。由于超分子凝胶能快速形成，自组装形成的纳米结构均一、可调，且可大规模制备，因此成为超分子化学、纳米技术以及材料科学研究的重要研究方向之一，并在诸多领域得到广泛的功能研究和应用拓展，如在材料模板、光电开关、药物释放、分子识别和超分子催化等方面已有大量研究报究报道。

手性功能材料是材料化学中的重要方向，在超分子凝胶诸多功能之中，超分子手性及功能应用是较为重要的一部分，但现有的手性超分子凝胶材料较少。

技术实现要素：

本发明是要解决现有的手性超分子凝胶材料较少的技术问题，而提供了一种新型的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体及其制备方法和应用。

本发明的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体的化学名称分别为r-n-十六烷基酰甲基-n-[2-(2-联乙萘氧乙酰基)-乙基]-n,n-二甲基氯化铵和s-n-十六烷基酰甲基-n-[2-(2-联乙萘氧乙酰基)-乙基]-n,n-二甲基氯化铵，分别用r-c16nda和s-c16nda代表以上两个化合物，其结构式分别为：

上述的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体的制备方法，按以下步骤进行：

一、将溶剂ⅰ加入容器中，按r-n-乙酰基-(2-联乙萘氧基)-n,n-二甲基乙二胺(r-ben)或者s-n-乙酰基-(2-联乙萘氧基)-n,n-二甲基乙二胺(s-ben)与氯乙酰基十六胺的摩尔比为1:(1～6)，分别加入r-n-乙酰基-(2-联乙萘氧基)-n,n-二甲基乙二胺(r-ben)或者s-n-乙酰基-(2-联乙萘氧基)-n,n-二甲基乙二胺(s-ben)和氯乙酰基十六胺，升温至100℃～150℃并搅拌24h～48h，得到粗产物；

二、将步骤一得到的粗产物旋转蒸发，得粘稠状膏体；

三、利用溶剂ⅱ分别对粘稠状膏体重结晶，得白色固体，即轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体，用r-c16nda和s-c16nda表示。

利用轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体制备水凝胶的方法：

按轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体的质量与超纯水的体积的比为1mg：(50～60)ml称取轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体的质量与超纯水并混合均匀，加热至50～60℃使轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体溶解，然后在20～25℃下静置5～6h，即制成凝胶。

利用该轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体识别l-精氨酸的方法，按以下步骤进行：

将待识别的氨基酸制成水溶液，将10mg的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体加入到1.0ml的氨基酸水溶液中，混合均匀得到混合液，加热至50～60℃使轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体完全溶解，然后降温至20～25℃下静置5～6h，如果形成了凝胶，则该氨基酸为l-精氨酸，否则不是l-精氨酸。

本发明轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体r-c16nda和s-c16nda的制备方法反应方程式如下：

本发明的优点如下：

1、本发明以r(s)-n-乙酰基-(2-联乙萘氧基)-n,n-二甲基乙二胺和氯乙酰基十六胺为原料，分别合成了轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体r-c16nda和s-c16nda。

2、本发明合成的新型轴手型gemini两亲分子r-c16nda和s-c16nda对映异构体，是一种轴手性gemini两亲分子，制备方法工艺简单，反应条件易于控制，产物易于分离、纯化。

3、合成的轴手型gemini两亲分子r-c16nda和s-c16nda对映异构体，其在水中其临界胶束浓度为0.21和0.22mmol/l，临界胶束浓度较低，具有较高的表面活性；

4、合成的r-c16nda和s-c16nda对映异构体化合物均能在水中形成稳定的水凝胶；所形成的水凝胶对热具有可逆的刺激响应性，在作为纳米材料的模板、药物载体、分子识别等领域具有良好的应用前景。

5、本发明的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体在水溶液中形成水凝胶的临界凝胶浓度为50mg/ml，水凝胶对热具有可逆的刺激响应性，即加热溶解，降温形成凝胶。

6、利用本发明的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体的凝胶性能可以将l-精氨酸从15种常见的氨基酸中识别出来。

附图说明

图1是实施例1制备的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体s-c16nda的圆二色光谱图。

图2是实施例1制备的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体s-c16nda的表面张力-浓度对数曲线。

图3是实施例1制备的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体s-c16nda的凝胶形成与溶解的照片。

图4是实施例2制备的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体r-c16nda的圆二色光谱图。

图5是实施例2制备的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体r-c16nda的表面张力-浓度对数曲线。

图6是实施例2制备的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体r-c16nda的凝胶形成与溶解的照片。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体的化学名称分别为r-n-十六烷基酰甲基-n-[2-(2-联乙萘氧乙酰基)-乙基]-n,n-二甲基氯化铵和s-n-十六烷基酰甲基-n-[2-(2-联乙萘氧乙酰基)-乙基]-n,n-二甲基氯化铵，分别用r-c16nda和s-c16nda代表以上两个化合物，其结构式分别为：

具体实施方式二：具体实施方式一所述的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体的制备方法，按以下步骤进行：

一、将溶剂ⅰ加入容器中，按r-n-乙酰基-(2-联乙萘氧基)-n,n-二甲基乙二胺(r-ben)或者s-n-乙酰基-(2-联乙萘氧基)-n,n-二甲基乙二胺(s-ben)与氯乙酰基十六胺的摩尔比为1:(1～6)，分别加入r-n-乙酰基-(2-联乙萘氧基)-n,n-二甲基乙二胺(r-ben)或者s-n-乙酰基-(2-联乙萘氧基)-n,n-二甲基乙二胺(s-ben)和氯乙酰基十六胺，升温至100℃～150℃并搅拌24h～48h，得到粗产物；

二、将步骤一得到的粗产物旋转蒸发，得粘稠状膏体；

三、利用溶剂ⅱ分别对粘稠状膏体重结晶，得白色固体，即轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体，用r-c16nda和s-c16nda表示。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式二不同的是步骤一中的溶剂ⅰ为有机混合溶剂；其它与具体实施方式二相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式三不同的是溶剂ⅰ为异丙醇和甲醇混合溶剂、异丙醇和水混合溶剂、正丁醇和水混合溶剂、丙酮和甲醇混合溶剂、乙醇和二甲亚砜混合溶剂、二甲亚砜和水混合溶剂、丙酮和甲苯混合溶剂、乙酸乙酯和二甲亚砜混合溶剂；其它与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式二至四之一不同的是步骤一中，r-n-乙酰基-(2-联乙萘氧基)-n,n-二甲基乙二胺(r-ben)与氯乙酰基十六胺的质量之和与溶剂ⅰ的体积的比为1g:(1～100)ml；其它与具体实施方式二至四之一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式二至四之一不同的是步骤一中，s-n-乙酰基-(2-联乙萘氧基)-n,n-二甲基乙二胺(s-ben)与氯乙酰基十六胺的质量之和与溶剂ⅰ的体积的比为1g:(1～100)ml；其它与具体实施方式二至四之一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式二至六之一不同的是步骤三中，溶剂ⅱ为酯、酮、醇和醚中的一种或几种的混合物；其它与具体实施方式二至六之一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式二至七之一不同的是所述的旋转蒸发操作条件是：转速为100r/min～200r/min，水浴温度为60℃～90℃，其它与具体实施方式二至七之一相同。

具体实施方式九：利用具体实施方式一所述的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体制备水凝胶的方法按以下步骤进行：

按轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体与水的质量比1:(10～20)混合均匀，加热至60～80℃使轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体溶解，然后在20～25℃下静置5～6h，即制成凝胶。

本实施方式的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体形成凝胶的临界凝胶浓度为50mg/ml，水凝胶对热具有可逆的刺激响应性，即加热至40℃水凝胶溶解成溶液，降温20～25℃则又形成凝胶。

具体实施方式十：利用具体实施方式一所述的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体识别l-精氨酸的方法，按以下步骤进行：

将待识别的氨基酸制成水溶液，将10mg的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体加入到1.0ml的10mmol/l氨基酸水溶液中，混合均匀得到混合液，加热至60～80℃使轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体完全溶解，然后降温至20～25℃下静置5～6h，如果形成了凝胶，则该氨基酸为l-精氨酸，否则不是l-精氨酸。

l-精氨酸能诱导轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体s-c16nda和r-c16nda凝胶的形成，这是因为l-精氨酸为一个长的链状分子且分子中含有较多的极性基团如羧基、氨基、胍基，这些基团能通过氢键相互作用、静电相互作用更好的与化合物分子结合，促进分子的聚集而形成凝胶。而其它常见的氨基酸没有这样的作用，利用此原理可以将l-精氨酸从15种常风的氨基酸中识别出来。

用以下实施例验证本发明的有益效果：

实施例1：本实施例的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体的制备方法，按以下步骤进行：

一、向三口烧瓶中依次加入10ml正丁醇和水(体积比为1：3)混合溶剂、1.946g氯乙酰基十六胺和1.503gs-n-乙酰基-(2-联乙萘氧基)-n,n-二甲基乙二胺，在温度为110℃的条件下搅拌48h，即得粗产物；

二、在转速为110r/min，水浴温度为60℃的条件下旋转蒸发粗产物，得粘稠状膏体；

三、利用氯仿和丙酮(体积比为1：1)混合溶剂对粘稠状膏体进行重结晶，得到白色固体，即为轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体s-n-十六烷基酰甲基-n-[2-(2-乙萘氧乙酰基)-乙基]-n,n-二甲基氯化铵，用s-c16nda表示。

利用ft-ir、¹h-nmr对s-n-十六烷基酰甲基-n-[2-(2-乙萘氧乙酰基)-乙基]-n,n-二甲基氯化铵进行表征。

ft-ir(kbrpellet)νcm^-1:3358(n-hamide),2917(-ch3),2847(-ch2-),1679(c＝o,amide),1593(nr-o-r,ether),821-667(c-h,naphthalenehydrocarbon)。

¹hnmr(600mhz,dmso-d6):δ8.82(t,j＝5.4hz1h),8.25(s,1h),8.08(d,j＝9.0hz,1h),7.97(d,j＝8.4hz,1h),7.51(d,j＝9.0hz,1h),7.38(t,j＝7.5hz,1h),7.27(t,j＝7.8hz,1h),6.96(d,j＝8.4hz,1h),4.65(d,j＝15.6hz,1h),4.47(d,j＝15.0hz,1h),4.15(s,2h),3.52(s,4h),3.16(s,6h),3.09-3.06(m,j＝6.6hz,2h),1.41(t,j＝6.6hz,2h),1.26-1.23(br,28h),0.86(t,j＝6.9hz,3h)。

通过ft-ir、¹h-nmr对s-n-十六烷基酰甲基-n-[2-(2-联乙萘氧乙酰基)-乙基]-n,n-二甲基氯化铵的表征，可知s-n-十六烷基酰甲基-n-[2-(2-联乙萘氧乙酰基)-乙基]-n,n-二甲基氯化铵的结构式为：

图1是本实施例制备的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体s-n-十六烷基酰甲基-n-[2-(2-乙萘氧乙酰基)-乙基]-n,n-二甲基氯化铵(s-c16nda)水溶液的cd光谱图，从图1可以看出，s-c16nda的稀溶液在224nm和236nm出现了最小和最大的cd信号峰，在230nm处出现一个交叉点，说明s-c16nda仍然保持s构型。

图2是本实施例制备的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体s-n-十六烷基酰甲基-n-[2-(2-乙萘氧乙酰基)-乙基]-n,n-二甲基氯化铵(s-c16nda)水溶液的表面张力随logc的变化曲线。从图2可以看出，s-c16nda在水中其临界胶束浓度为0.21mmol/l，临界胶束浓度较低，具有较高的表面活性。

将本实施例制备的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体s-n-十六烷基酰甲基-n-[2-(2-乙萘氧乙酰基)-乙基]-n,n-二甲基氯化铵(s-c16nda)进行凝胶试验，步骤如下：将55mg的s-c16nda加入1.0ml超纯水中混合均匀，加热至60℃使s-c16nda溶解，然后在20℃下静置6h，即制成凝胶。将该凝胶再加热至40℃，凝胶又变成溶液，如此往复凝胶-溶液-凝胶-溶液多次，性质不变。变化过程的照片如图3所示。

通过试管倒置的方法验证s-c16nda的临界凝胶浓度，具体实验方法如下：将10mg实施例1所得s-c16nda加入含有1.0ml超纯水的玻璃瓶中；加热使s-c16nda溶解，然后，在20℃下静置6h，将玻璃瓶倒置观察是否形成凝胶；如果没有形成凝胶，再继续加入5.0mgs-c16nda，再加热溶解，静置，观察是否形成凝胶；重复上述步骤直到形成凝胶。通过上述实验发现所形成凝胶的临界凝胶浓度为50mg/ml。

本实施例1制备的s-c16nda识别l-精氨酸的方法，按以下步骤进行：

一、将下列的氨基酸制备成10mmol/l的氨基酸溶液：

二、将10mg的s-c16nda溶解在1.0ml浓度为10mmol/l的氨基酸溶液中，混合均匀得到混合液，将混合液加热到60℃待s-c16nda完全溶解后，在20℃下静置6h；观察凝胶的形成情况；发现在所测试的氨基酸中，只有l-精氨酸能诱导s-c16nda形成凝胶，而其它混合体系仍然是透明溶液。因此，可以通过l-精氨酸促进s-c16nda形成凝胶这种现象，可视化从15种氨基酸(亮氨酸、甲硫氨酸、天冬酰胺、苏氨酸、半胱氨酸、丝氨酸、色氨酸、组氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、谷氨酸、l-精氨酸)中识别出l-精氨酸。

l-精氨酸能诱导轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体s-c16nda凝胶的形成，这是因为l-精氨酸为一个长的链状分子且分子中含有较多的极性基团如羧基、氨基、胍基，这些基团能通过氢键相互作用、静电相互作用更好的与化合物分子结合，促进分子的聚集而形成凝胶。而其它常见的氨基酸没有这样的作用，利用此原理可以将l-精氨酸从15种常见的氨基酸中识别出来。

将浓度为8.5mm的s-c16nda溶液，加入1.0ml浓度为10mmol/l的氨基酸后制成凝胶，该凝胶是一种透明的凝胶，且保存20天凝胶结构没有改变，说明所形成的凝胶稳定性较好。

实施例2：本实施例的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体的制备方法，按以下步骤进行：

一、向三口烧瓶中依次加入45ml丙酮和二甲亚砜(体积比为1：5)混合溶剂、15.625g氯乙酰基十六胺和8.503gr-n-乙酰基-(2-联乙萘氧基)-n,n-二甲基乙二胺，在温度为130℃的条件下搅拌48h，即得粗产品；

二、在转速120r/min，水浴温度为80℃的条件下旋转蒸发粗产品，得粘稠状膏体；

三、利用丙酮和环己烷(体积比为1:4)混合溶剂对粘稠状膏体进行重结晶，得到白色固体，即为轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体r-n-十六烷基酰甲基-n-[2-(2-联乙萘氧乙酰基)-乙基]-n,n-二甲基氯化铵，记为r-c16nda。

利用ft-ir、¹h-nmr对r-n-十六烷基酰甲基-n-[2-(2-联乙萘氧乙酰基)-乙基]-n,n-二甲基氯化铵进行表征。

ft-ir(kbrpellet)νcm^-1:3358(n-hamide),2917(-ch3),2847(-ch2-),1679(c＝o,amide),1593(nr-o-r,ether),821-667(c-h,naphthalenehydrocarbon)。

¹hnmr(600mhz,dmso-d6):δ8.89(d,j＝6,1h),8.33(s,1h),8.08(d,j＝6.0hz,1h),7.98(d,j＝12hz,1h),7.51(d,j＝12hz,1h),7.38(t,j＝9.0hz,1h),7.27(t,j＝9.0hz,1h),6.95(d,j＝12hz,1h),4.67(d,j＝18hz,1h),4.48(d,j＝18hz,1h),4.32(s,4h),3.53(s,4h),3.17(s,6h),3.09(m,2h),1.40(d,j＝6.0hz,2h),1.28-1.22(br,26h),0.86(t,j＝9.0hz,3h)。

通过ft-ir、¹h-nmr对r-n-十六烷基酰甲基-n-[2-(2-联乙萘氧乙酰基)-乙基]-n,n-二甲基氯化铵的表征，可知r-n-十六烷基酰甲基-n-[2-(2-联乙萘氧乙酰基)-乙基]-n,n-二甲基氯化铵的结构式为：

图4是本实施例制备的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体r-n-十六烷基酰甲基-n-[2-(2-乙萘氧乙酰基)-乙基]-n,n-二甲基氯化铵(r-c16nda)水溶液的cd光谱图，从图4可以看出，r-c16nda的稀溶液在224nm和236nm出现了最小和最大的cd信号峰，在230nm处出现一个交叉点，说明r-c16nda仍然保持r构型。

图5是本实施例制备的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体r-n-十六烷基酰甲基-n-[2-(2-乙萘氧乙酰基)-乙基]-n,n-二甲基氯化铵(r-c16nda)水溶液的表面张力随logc的变化曲线。从图4可以看出，r-c16nda在水中其临界胶束浓度为0.22mmol/l，临界胶束浓度较低，具有较高的表面活性。

将本实施例制备的轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体r-n-十六烷基酰甲基-n-[2-(2-联乙萘氧乙酰基)-乙基]-n,n-二甲基氯化铵(r-c16nda)进行凝胶试验，步骤如下：

将55mg的r-c16nda加入1.0ml超纯水中混合均匀，加热至60℃使r-c16nda溶解，然后在20℃下静置6h，即制成凝胶。将该凝胶再加热至40℃，凝胶又变成溶液，如此往复凝胶-溶液-凝胶-溶液多次，性质不变。

通过试管倒置的方法验证r-c16nda的临界凝胶浓度，具体实验方法如下：将10mg实施例2所得r-c16nda加入含有1.0ml超纯水的玻璃瓶中；加热至60℃使r-c16nda溶解，然后在20℃下静置6h，将玻璃瓶倒置观察是否形成凝胶；如果没有形成凝胶，再继续加入5.0mgr-c16nda，再加热溶解，静置，观察是否形成凝胶；重复上述步骤直到形成凝胶。通过上述实验发现r-c16nda所形成凝胶的临界凝胶浓度为50mg/ml。

本实施例2制备的r-c16nda识别l-精氨酸的方法，按以下步骤进行：

一、将15种常见的氨基酸(亮氨酸、甲硫氨酸、天冬酰胺、苏氨酸、半胱氨酸、丝氨酸、色氨酸、组氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、谷氨酸、l-精氨酸)制备成10mmol/l的氨基酸溶液；

二、10mg的r-c16nda溶解在1.0ml浓度为10mmol/l的氨基酸溶液中，混合均匀得到混合液，将混合液加热到60℃待r-c16nda完全溶解后，在20℃下静置6h；观察凝胶的形成情况；发现在所测试的氨基酸中，只有l-精氨酸能诱导r-c16nda形成凝胶，而其它混合体系仍然是透明溶液。因此，可以通过l-精氨酸促进r-c16nda形成凝胶这种现象，可视化从15种氨基酸中识别出l-精氨酸。

l-精氨酸能诱导轴手性联萘酚衍生物gemini型两亲分子对映异构体r-c16nda凝胶的形成，这是因为l-精氨酸为一个长的链状分子且分子中含有较多的极性基团如羧基、氨基、胍基，这些基团能通过氢键相互作用、静电相互作用更好的与化合物分子结合，促进分子的聚集而形成凝胶。而其它常见的氨基酸没有这样的作用，利用此原理可以将l-精氨酸从15种常风的氨基酸中识别出来。

将浓度为8.5mm的r-c16nda溶液，加入1.0ml浓度为10mmol/l的氨基酸后制成凝胶，该凝胶是一种透明的凝胶，且保存20天凝胶结构没有改变，说明所形成的凝胶稳定性较好。