[發明專利]一種多羰基取代六元半瓜環的化合物及其制備方法

有效

• 申請號: 201810602738.3
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108610347B
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 馬培華;程思遠;周開志;劉玲菲;趙威威;蔣道法
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: C07D487/22
• 分類號: C07D487/22
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 劉艷

本發明公開了一種羰基取代六元半瓜環及其制備方法，是一種新的有機雜環化合物及合成方法。本合成方法是以咪唑啉三酮與多聚甲醛為原料，在反應過程中調節其酸堿性，反應36?48h后得到羰基取代六元半瓜環。通過調節酸堿性來控制反應進程。此種半瓜環的優勢在于由于構象的翻轉，可實現端口可控，并且其結構上有多個羰基，其環狀外壁存在較強的負電性，為其對金屬離子的吸附，污水處理等應用提供了理論依據。

技術領域

本發明涉及一種新型的環狀化合物及其合成方法，具體來說，是一種名為羰基取代六元半瓜環的合成方法。

背景技術

瓜環(Cucurbit[n]urils，Q[n])是一類由n個苷脲單元和2n個亞甲基橋連起來的大環籠狀化合物。在瓜環系列衍生物的研究過程中，發現了與半個苷脲分子類似的化合物。這種類似物同樣可以與多聚甲醛反應，形成環狀化合物。與瓜環的結構相比較，這類環狀化合物與瓜環從中間切開得到的一半結構極其相似，所以形象地稱之為半瓜環(Hemicucurbit[n]uril，以下簡稱HemiQ[n])。半瓜環與普通瓜環和其他系列的改性瓜環相比較，由于處于連接位置的亞甲基可以靈活地翻轉，羰基氧原子也交替翻轉排列，構象處于不穩定狀態。這種性質使得其不能有效地與金屬離子發生配位作用。但在催化性質和包結有機小分子，多種陰離子的主客體性質等方面有明顯的作用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種羰基取代六元半瓜環及合成的新方法。

本發明的技術方案是：一種多羰基取代六元半瓜環的化合物，其結構式為。

所述的一種多羰基取代六元半瓜環的化合物的制備方法，等物質的量比例的咪唑啉三酮和多聚甲醛為原料，在反應過程中調節其酸堿性，反應12-48h可得羰基取代六元半瓜環。

所述的上述反應，其反應環境為Na₂CO₃溶液或pH值小于或等于2的鹽酸。

所述的一種多羰基取代六元半瓜環的化合物的制備方法，具體步驟如下：先取1份分子量的咪唑啉三酮加入到水中，加入無水碳酸鈉固體調節水溶液的pH值為中性，加入兩份分子量的多聚甲醛，反應0.5-1h后，再加入1份分子量的咪唑啉三酮，55℃下反應，反應36-48h后，抽濾，固體水洗干燥，得多羰基半瓜環。

所述的一種多羰基取代六元半瓜環的化合物的制備方法，以咪唑啉三酮和多聚甲醛1∶1投料，在55℃下反應，反應12-24h后，加濃鹽酸，調節其pH值為1-2，繼續反應，待到沉淀不再明顯增加的時候，停止反應，過濾，濾液在旋轉蒸發儀上旋干，得一粘稠物，加入無水乙醇使其不再粘稠，得到產物多羰基半瓜環。

本發明的有益效果：本發明的發明人在瓜環的研究過程中，發現了一種多羰基取代六元半瓜環的化合物，是一種新型化合物。這種半瓜環的優勢是由于構象的翻轉，可望實現端口可控，并且其結構上有多個羰基，其環狀外壁存在較強的負電性，并且為金屬離子的吸附、污水處理等應用方面提供了一定的理論依據。

附圖說明

圖1為羰基取代六元半瓜環的模擬結構圖；

圖2為羰基取代六元半瓜環的核磁氫譜；

圖3為羰基取代六元半瓜環的核磁碳譜；

圖4為羰基取代六元半瓜環的質譜；

圖5為羰基取代六元半瓜環的紅外光譜。

具體實施方式

實施例1：取1.14g(10mmol)咪唑啉三酮溶于50ml水中，此時溶液顯酸性(pH≈2)，加入無水碳酸鈉固體(0.7g)調節溶液pH值至中性。再加入0.60g(20mmol)多聚甲醛，反應溫度為55℃，當觀察到沉在燒瓶底部的多聚甲醛消失后，再向其中加入1.14g(10mmol)的咪唑啉三酮，反應48h。抽濾，濾餅經水清洗至濾液pH值為中性，得到固體產物。對其進行烘干并稱重，產物質量為0.64g，產率為25.40％。