一種單羥基七元瓜環(huán)的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單羥基七元瓜環(huán)制備方法，包括以下步驟：以普通七元瓜環(huán)，氧化劑過硫酸銨，還原劑亞硫酸氫鈉為反應(yīng)物，三者之間的化學(xué)計量比在1:1.5?2:1.5?2；反應(yīng)物溶解在二次蒸餾水中，以500mg普通七元瓜環(huán)計，二次蒸餾水的用量為60～70mg；通入氮氣1?3分鐘趕走水中溶解的氧氣，然后在氮氣保護(hù)下，反應(yīng)溫度65～70℃，攪拌反應(yīng)16～20 h，得到合成粗產(chǎn)品；單羥基七元瓜環(huán)的分離，得單羥基七元瓜環(huán)純品。本發(fā)明分離容易、產(chǎn)率高、方法簡單、安全環(huán)保、成本低廉。
【專利說明】
一種單羥基七元瓜環(huán)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]屬于化學(xué)領(lǐng)域中的化工技術(shù)領(lǐng)域。具體來說涉及一種單羥基七元瓜環(huán)的制備方法。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]瓜環(huán)化學(xué)是超分子化學(xué)領(lǐng)域中的一門新興學(xué)科，發(fā)展至今不過幾十年的時間，但其優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)使其在超分子催化、超分子組裝、分子識別、離子通道、超分子生物、納米科學(xué)、超分子藥物學(xué)等領(lǐng)域顯現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]瓜環(huán)(Q[n])是由苷脲、甲醛在酸催化下經(jīng)脫水縮合生成的一類超分子主體化合物。從瓜環(huán)結(jié)構(gòu)來看，瓜環(huán)是具有類似于南瓜外形的環(huán)狀化合物，具有兩端開口的空腔，其兩端口大小相同，端口直徑小于空腔直徑。瓜環(huán)兩端口分別分布著與其結(jié)構(gòu)單元數(shù)相同的羰基氧原子，同時瓜環(huán)壁上分布著相當(dāng)于結(jié)構(gòu)單元數(shù)四倍的氮原子。環(huán)繞在端口極性較強的氧原子形成了良好的鍵結(jié)合位點，所以能與親水性的物質(zhì)、金屬離子等相互作用;而其空腔是非極性、疏水性的，不僅可以包結(jié)有機分子，還可以根據(jù)其空腔的大小，選擇性的容納尺寸、形狀相匹配的客體分子。目前為止，常見的瓜環(huán)(Q[n])主要有五、六、七、八元瓜環(huán)，在普通瓜環(huán)中無疑七元瓜環(huán)的應(yīng)用價值最高。因為它擁有良好的水溶性，合適的空腔大小，對大多數(shù)的有機客體分子有較好的分子識別能力，因此其在環(huán)境分離、藥物載體，納米材料等很多領(lǐng)域有很大的潛在應(yīng)用價值。然而其分子本身的惰性和在有機溶劑中的低溶解度在很大程度上限制了其實際應(yīng)用，因此瓜環(huán)的衍生化一直是瓜環(huán)化學(xué)研究的熱點，是解決瓜環(huán)實際應(yīng)用的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前瓜環(huán)的衍生化多為使瓜環(huán)帶上烷烴基團(tuán)，如甲基、乙基、苯基，環(huán)己基等非活性基團(tuán)，能夠帶上活性基團(tuán)如羥基的研究報道特別少，到目前有關(guān)瓜環(huán)羥基化的文獻(xiàn)不超過4篇，主要是因為合成、分離非常困難。在2003年，韓國的Kim研究組首次以過硫酸鉀作為氧化劑在水溶液中直接將瓜環(huán)氧化為全取代羥基瓜環(huán)，這種方法簡單、方便，但是生成產(chǎn)物復(fù)雜(各種羥基取代基數(shù)目的七元瓜環(huán)都有)，分離困難，產(chǎn)率低，特別是七元瓜環(huán)，產(chǎn)率只有不到5%，重復(fù)實驗非常困難。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于克服上述缺點而提供的一種分離容易、產(chǎn)率高、方法簡單、安全環(huán)保、成本低廉的單羥基七元瓜環(huán)的制備方法。
[0006]本發(fā)明的一種單羥基七元瓜環(huán)制備方法，包括以下步驟:
(I)單羥基七元瓜環(huán)的合成
以普通七元瓜環(huán)(Q[7])，氧化劑過硫酸銨((NH4)2S2O8),還原劑亞硫酸氫鈉(NaHSO3)為反應(yīng)物，三者之間的化學(xué)計量比在1:1.5-2:1.5-2;反應(yīng)物溶解在二次蒸餾水中，以500mg普通七元瓜環(huán)計，二次蒸饋水的用量為60?70mg;若要增大反應(yīng)物的劑量，則二次蒸饋水的用量成比例增加。通入氮氣1-3分鐘趕走水中溶解的氧氣，然后在氮氣保護(hù)下，反應(yīng)溫度65?70°C，攪拌反應(yīng)16?20 h，得到合成粗產(chǎn)品；
(2)單羥基七元瓜環(huán)的分離
a、單羥基七元瓜環(huán)水溶液準(zhǔn)備:將第(I)步得到的合成粗產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮到原反應(yīng)體積的30-35%備用；
b、色譜柱的準(zhǔn)備:10g型號為MCIGEL CHP20P反相色譜填料(美國色譜科公司)加入200mL甲醇浸泡15min后傾倒出甲醇，再加入200mL二次蒸饋水浸泡15min，倒出水溶液后加適量二次蒸餾水使固定相呈漿狀，將固定相倒入外直徑為4cm，高度為50cm的玻璃柱中，100mL二次蒸餾水沖洗后備用；
C、取上述(a)步準(zhǔn)備好的單羥基七元瓜環(huán)水溶液20mL，用滴管沿著玻璃柱的管壁緩慢地加入到色譜柱的頂端，同時打開柱子下端的閥門使溶液流出，保持流速在1-2滴/秒，待單羥基七元瓜環(huán)水溶液全部浸入到固定相中后，關(guān)閉活塞。塞入適量棉花于固定相的頂端并壓入一些玻璃塊以免在用流動相沖洗時破壞固定相的層面影響分離效果；用二次蒸餾水作為流動相進(jìn)行沖洗，保持流速在1-2滴/秒，每1mL為一餾分進(jìn)行收集，收集50-60餾分即可；
d、硅膠薄層板點板追蹤單羥基七元瓜環(huán)，單質(zhì)碘為顯色劑，展開劑為蒸餾水:冰乙酸:甲酸=10:10:2(￥八八)；合并點板顯示為純的單羥基七元瓜環(huán)的餾分，65-70°(:旋蒸濃縮至體積為10 mL,冷卻至室溫，加入100 mL甲醇得白色沉淀，抽濾，沉淀用20 mL甲醇，20 mL丙酮洗滌后置于真空干燥器中，在70-80°C干燥12h，即得單羥基七元瓜環(huán)純品。
[0007]上述的一種單羥基七元瓜環(huán)制備方法，其中七元瓜環(huán)回收利用的方法:合并步驟(d)中的點板顯示為純的七元瓜環(huán)的餾分，65-70°C旋蒸濃縮至體積為10 mL,冷卻至室溫，加入100 mL甲醇得白色沉淀，抽濾，沉淀用20 mL甲醇，20 mL丙酮洗滌后置于真空干燥器中，在70-80°C干燥12h，得到的七元瓜環(huán)又可作為下一次單羥基七元瓜環(huán)合成的反應(yīng)物。
[0008]上述的一種單輕基七元瓜環(huán)制備方法，其中色譜柱的再生方法，是以ImL/min的流速，體積比為20%的乙酸水溶液600mL沖洗色譜柱后，再用二次蒸饋水2000mL沖洗即可使色譜柱再生，進(jìn)行下一次的分離。
[0009]上述的一種單羥基七元瓜環(huán)制備方法，其中當(dāng)色譜柱的使用超過6次時，必須進(jìn)行徹底的清洗，再生，保證色譜固定相填料孔徑的恢復(fù)，具體方法如下:固定沖洗流速為ImL/min，依次用體積比20%的乙酸水溶液600mL，二次蒸餾水2000mL，體積比20%的甲醇水溶液400mL，體積比50%的甲醇水溶液400mL，體積比80%的甲醇水溶液400mL，純甲醇400mL，體積比50%的甲醇水溶液400mL，100mL 二次蒸餾水沖洗色譜柱后，即可使色譜柱再生。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有明顯的有益效果，從以上技術(shù)方案可知:本發(fā)明采用反應(yīng)物為普通七元瓜環(huán)，氧化劑為過硫酸錢，還原劑為亞硫酸氫鈉，三者的比例為1:1.5-2:1.5-2，反應(yīng)溫度65?70°C，反應(yīng)時間16?20 h合成單羥基七元瓜環(huán)。方法簡單、方便，生成產(chǎn)物主要是單羥基七元瓜環(huán)和未反應(yīng)完全的七元瓜環(huán)，便于下一步的分離。純化分離方法采用MCI GEL CHP 20P(美國色譜科公司)反相色譜填料為固定相，水為流動相的反相色譜方法，得到14%左右產(chǎn)率的單羥基七元瓜環(huán)產(chǎn)品，比原來的方法5%提高了近3倍。使用的分離方法非常環(huán)保，單羥基七元瓜環(huán)的1HNMR核磁氫譜和MAD1-T0F-MASS質(zhì)譜顯示，分離出的單羥基七元瓜環(huán)的純度達(dá)到了 95%以上。不使用有機溶劑而且分離出的未反應(yīng)七元瓜環(huán)分離后還可循環(huán)使用，色譜柱重生后也可循環(huán)使用。
[0011]
具體實施方法實施例1:
一種單羥基七元瓜環(huán)制備方法，包括以下步驟:
(I)單羥基七元瓜環(huán)的合成
普通七元瓜環(huán)Q[7] (500mg, 0.43mmol),氧化劑過硫酸錢(NH4)2S2〇8 (147.2mg,
0.645mmol)還原劑亞硫酸氫鈉NaHSO3 (67.1mg, 0.645mmol)(三者的化學(xué)計量比為1:1.5:1.5)溶解在60 mg 二次蒸餾水中，通入氮氣I分鐘趕走水中溶解的氧氣，然后在氮氣保護(hù)下，反應(yīng)溫度65°C，攪拌反應(yīng)16小時即可完成。
[0012](2)單羥基七元瓜環(huán)的分離
a、樣品準(zhǔn)備:將第(I)步得到的合成粗產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮到18mL備用；
b、色譜柱的準(zhǔn)備:10g型號為MCIGEL CHP20P反相色譜填料(美國色譜科公司)加入200mL甲醇浸泡15min后傾倒出甲醇，再加入200mL二次蒸饋水浸泡15min，倒出水溶液后加適量二次蒸餾水使固定相呈漿狀，將固定相倒入外直徑為4cm，高度為50cm的玻璃柱中，100mL二次蒸餾水沖洗后備用；
C、將上述準(zhǔn)備好的ISmL單羥基七元瓜環(huán)水溶液用滴管沿著玻璃柱的管壁緩慢地加入到色譜柱的頂端，同時打開柱子下端的閥門使溶液流出，保持流速在I滴/秒，待樣品溶液全部浸入到固定相中后，關(guān)閉活塞。塞入適量棉花于固定相的頂端并壓入一些玻璃塊以免在用流動相沖洗時破壞固定相的層面影響分離效果。用二次蒸餾水作為流動相進(jìn)行沖洗，保持流速在I滴/秒，每1mL為一餾分進(jìn)行收集，收集50餾分，硅膠薄層板點板追蹤單羥基七元瓜環(huán)，單質(zhì)碘為顯色劑，展開劑為蒸餾水:冰乙酸:甲酸=10:10:2(v/v/v);
d、合并步驟(c)中的點板顯示為純的單羥基七元瓜環(huán)的餾分，65°C旋蒸濃縮至體積為10 mL,冷卻至室溫;加入100 mL甲醇得白色沉淀，抽濾，沉淀用20 mL甲醇，20 mL丙酮洗滌后置于真空干燥器中，在70°C干燥12h，即得單羥基七元瓜環(huán)純品，產(chǎn)率為14.91%。
[0013]單羥基七元瓜環(huán)的1HNMR核磁氫譜和MAD1-T0F-MASS質(zhì)譜顯示，分離出的單羥基七元瓜環(huán)的純度達(dá)到了 95%以上
實施例2:
一種單羥基七元瓜環(huán)制備方法，包括以下步驟:
(I)單羥基七元瓜環(huán)的合成
普通七元瓜環(huán)Q[7] (500mg, 0.43mmol),氧化劑過硫酸錢(NH4)2S2〇8 (166.85mg,
0.73mmol)還原劑亞硫酸氫鈉NaHSO3 (76.05mg, 0.73mmol)(三者的化學(xué)計量比為1: 1.7:1.7)溶解在65 mg 二次蒸餾水中，通入氮氣2分鐘趕走水中溶解的氧氣，然后在氮氣保護(hù)下，反應(yīng)溫度68°C，攪拌反應(yīng)18h完成。
[0014](2)單羥基七元瓜環(huán)的分離
a、樣品準(zhǔn)備:將第(I)步得到的合成粗產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮到20mL備用；
b、色譜柱的準(zhǔn)備:10g型號為MCIGEL CHP20P反相色譜填料(美國色譜科公司)加入200 mL甲醇浸泡15min后傾倒出甲醇，再加入200mL二次蒸饋水浸泡15min，倒出水溶液后加適量二次蒸餾水使固定相呈漿狀，將固定相倒入外直徑為4cm，高度為50cm的玻璃柱中，100mL二次蒸餾水沖洗后備用；
C、將上述準(zhǔn)備好的20 mL單羥基七元瓜環(huán)水溶液用滴管沿著玻璃柱的管壁緩慢地加入到色譜柱的頂端，同時打開柱子下端的閥門使溶液流出，保持流速在I滴/秒，待樣品溶液全部浸入到固定相中后，關(guān)閉活塞。塞入適量棉花于固定相的頂端并壓入一些玻璃塊以免在用流動相沖洗時破壞固定相的層面影響分離效果。用二次蒸餾水作為流動相進(jìn)行沖洗，保持流速在I滴/秒，每1mL為一餾分進(jìn)行收集，收集55餾分，硅膠薄層板點板追蹤單羥基七元瓜環(huán)，單質(zhì)碘為顯色劑，展開劑為蒸餾水:冰乙酸:甲酸=10:10:2(v/v/v);
d、合并步驟(c)中的點板顯示為純的單羥基七元瓜環(huán)的餾分，68°C旋蒸濃縮至體積為10 mL,冷卻至室溫;加入100 mL甲醇得白色沉淀，抽濾，沉淀用20 mL甲醇，20 mL丙酮洗滌后置于真空干燥器中，在75°C干燥12h，即得單羥基七元瓜環(huán)純品。，產(chǎn)率為14.34%。
[0015]單羥基七元瓜環(huán)的1HNMR核磁氫譜和MAD1-T0F-MASS質(zhì)譜顯示，分離出的單羥基七元瓜環(huán)的純度達(dá)到了 95%以上
實施例3:
一種單羥基七元瓜環(huán)制備方法，包括以下步驟:
(I)單羥基七元瓜環(huán)的合成
普通七元瓜環(huán)Q[7] (500mg , 0.43mmol),氧化劑過硫酸錢(NH4)2S20sl96.3mg，
0.86mmol)還原劑亞硫酸氫鈉NaHS0389.69mg, 0.86mmol)(三者的化學(xué)計量比為1: 2:2)溶解在70 mg二次蒸餾水中，通入氮氣3分鐘趕走水中溶解的氧氣，然后在氮氣保護(hù)下，反應(yīng)溫度70 °C，攪拌反應(yīng)20小時即可完成。
[0016](2)單羥基七元瓜環(huán)的分離
a、樣品準(zhǔn)備:將第(I)步得到的合成粗產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮到25mL備用；
b、色譜柱的準(zhǔn)備:10g型號為MCIGEL CHP20P反相色譜填料(美國色譜科公司)加入200 mL甲醇浸泡15min后傾倒出甲醇，再加入200mL二次蒸饋水浸泡15min，倒出水溶液后加適量二次蒸餾水使固定相呈漿狀，將固定相倒入外直徑為5cm，高度為70cm的玻璃柱中，100mL二次蒸餾水沖洗后備用；
C、將上述準(zhǔn)備好的25 mL單羥基七元瓜環(huán)水溶液用滴管沿著玻璃柱的管壁緩慢地加入到色譜柱的頂端，同時打開柱子下端的閥門使溶液流出，保持流速在2滴/秒，待樣品溶液全部浸入到固定相中后，關(guān)閉活塞。塞入適量棉花于固定相的頂端并壓入一些玻璃塊以免在用流動相沖洗時破壞固定相的層面影響分離效果。用二次蒸餾水作為流動相進(jìn)行沖洗，保持流速在2滴/秒，每1mL為一餾分進(jìn)行收集，大約收集60餾分即可;硅膠薄層板點板追蹤單羥基七元瓜環(huán)，單質(zhì)碘為顯色劑，展開劑為蒸餾水:冰乙酸:甲酸=10:10: 2(v/v/
V);
d、合并步驟(c)中的點板顯示為純的單羥基七元瓜環(huán)的餾分，70°C旋蒸濃縮至體積為10 mL,冷卻至室溫，加入100 mL甲醇得白色沉淀，抽濾，沉淀用20 mL甲醇，20 mL丙酮洗滌后置于真空干燥器中，在80°C干燥12h，即得單羥基七元瓜環(huán)純品，產(chǎn)率為14.56%。
[0017]單羥基七元瓜環(huán)的1HNMR核磁氫譜和MAD1-T0F-MASS質(zhì)譜顯示，分離出的單羥基七元瓜環(huán)的純度達(dá)到了 95%以上。
[0018]
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種單羥基七元瓜環(huán)制備方法，包括以下步驟: (1)單羥基七元瓜環(huán)的合成 以普通七元瓜環(huán)Q[7]，氧化劑過硫酸銨，還原劑亞硫酸氫鈉為反應(yīng)物，三者之間的化學(xué)計量比在I: 1.5-2:1.5-2;反應(yīng)物溶解在二次蒸饋水中，以500mg普通七元瓜環(huán)計，二次蒸饋水的用量為60?70mg;通入氮氣1-3分鐘趕走水中溶解的氧氣，然后在氮氣保護(hù)下，反應(yīng)溫度65?70°C，攪拌反應(yīng)16?20 h，得到合成粗產(chǎn)品； (2)單羥基七元瓜環(huán)的分離 a、單羥基七元瓜環(huán)水溶液準(zhǔn)備:將第(I)步得到的合成粗產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)濃縮到原反應(yīng)體積的30-35%備用； b、色譜柱的準(zhǔn)備:色譜柱的固定相為MCIGEL CHP20P反相色譜填料，按常規(guī)方法準(zhǔn)備; C、取上述(a)步準(zhǔn)備好的單羥基七元瓜環(huán)水溶液20mL，用滴管沿著玻璃柱的管壁緩慢地加入到色譜柱的頂端，同時打開柱子下端的閥門使溶液流出，保持流速在1-2滴/秒，待單羥基七元瓜環(huán)水溶液全部浸入到固定相中后，關(guān)閉活塞， 塞入適量棉花于固定相的頂端并壓入一些玻璃塊以免在用流動相沖洗時破壞固定相的層面影響分離效果；用二次蒸餾水作為流動相進(jìn)行沖洗，保持流速在1-2滴/秒，每1mL為一餾分進(jìn)行收集，收集50-60餾分即可； d、硅膠薄層板點板追蹤單羥基七元瓜環(huán)，單質(zhì)碘為顯色劑，展開劑v/v/v為蒸餾水:冰乙酸:甲酸=10:10:2;合并點板顯示為純的單羥基七元瓜環(huán)的餾分，65-70°C旋蒸濃縮至體積為10 mL,冷卻至室溫，加入100 mL甲醇得白色沉淀，抽濾，沉淀用20 mL甲醇，20 mL丙酮洗滌后置于真空干燥器中，在70-80°C干燥12h，即得單羥基七元瓜環(huán)純品。2.如權(quán)利要求1所述的一種單羥基七元瓜環(huán)制備方法，其中七元瓜環(huán)回收利用的方法:合并步驟(d)中的點板顯示為純的七元瓜環(huán)的餾分，65-70°C旋蒸濃縮至體積為10 mL,冷卻至室溫，加入100 mL甲醇得白色沉淀，抽濾，沉淀用20 mL甲醇，20 mL丙酮洗滌后置于真空干燥器中，在70-80°C干燥12h，得到的七元瓜環(huán)又可作為下一次單羥基七元瓜環(huán)合成的反應(yīng)物。3.如權(quán)利要求1所述的一種單羥基七元瓜環(huán)制備方法，其中色譜柱的再生方法，是以lmL/min的流速，體積比為20%的乙酸水溶液600mL沖洗色譜柱后，再用二次蒸餾水2000mL沖洗即可使色譜柱再生，進(jìn)行下一次的分離。4.如權(quán)利要求1或3所述的一種單羥基七元瓜環(huán)制備方法，其中當(dāng)色譜柱的使用超過6次時，必須進(jìn)行徹底的清洗，再生，保證色譜固定相填料孔徑的恢復(fù)，具體方法如下:固定沖洗流速為lmL/min，依次用體積比20%的乙酸水溶液600mL，二次蒸餾水2000mL，體積比20%的甲醇水溶液400mL，體積比50%的甲醇水溶液400mL，體積比80%的甲醇水溶液400mL，純甲醇400mL，體積比50%的甲醇水溶液400mL，100mL 二次蒸饋水沖洗色譜柱后，即可使色譜柱再生。
【文檔編號】C07D487/22GK106065019SQ201610400506
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月8日 公開號201610400506.0, CN 106065019 A, CN 106065019A, CN 201610400506, CN-A-106065019, CN106065019 A, CN106065019A, CN201610400506, CN201610400506.0
【發(fā)明人】董南
【申請人】貴州大學(xué)