下缘四苄基取代对叔丁基杯4芳烃衍生物的合成方法

摘要

本发明公开了一种下缘四苄基取代对叔丁基杯[4]芳烃衍生物的合成方法：以对叔丁基杯[4]芳烃、苄卤类化合物为原料，加入氢氧化钡和氧化钡，在有机溶剂中，N

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种下缘四苄基取代对叔丁基杯[4]芳烃衍生物的合 成方法。

(二)技术背景

下缘四苄基取代对叔丁基杯[4]芳烃衍生物是一类重要的超分子 化合物，这类衍生物具有独特的空腔结构，对某些金属离子、有机阳离 子、阴离子、中性分子等都具有高度选择性和亲和性，在分子识别、 化学传感器等领域有重要的应用。

现有技术中合成下缘四苄基取代对叔丁基杯[4]芳烃衍生物的方 法有：以对叔丁基杯[4]芳烃和苄溴为原料，加入NaH，THF与DMF 作为混合溶剂，70℃反应1小时，经后处理得到5，11，17，21-四叔丁基 -25，26，27，28-四苄氧基杯[4]芳烃(J.Org.Chem.，1991，56，4783)，该 方法选择性差，易生成多种构型的产物，不易分离纯化，且原料苄溴 用量较多。

(三)发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种合成路线简单、操作方便、 反应收率高、选择性好、易纯化、环境污染小、原子经济性好的下缘 四苄基取代对叔丁基杯[4]芳烃衍生物的合成方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种如式(I)所示的下缘四苄基取代对叔丁基杯[4]芳烃衍生物的 合成方法，所述的方法为：以式(II)所示的对叔丁基杯[4]芳烃、式 (III)所示的苄卤类化合物为原料，加入氢氧化钡和氧化钡，在有机 溶剂中，N₂保护下，于0～100℃的反应温度下，反应0.5～24小时， 反应结束后，反应液经后处理制得如式(I)所述的下缘四苄基取代对叔 丁基杯[4]芳烃衍生物，所述对叔丁基杯[4]芳烃、苄卤类化合物、氢 氧化钡、氧化钡的物质的量的之比为1∶4～15∶2～10∶2～10，优选 为1∶4～6∶2～6∶2～6。

反应式如下：

式(III)中，X为Cl、Br或I；

式(I)或式(III)中，苯环上的H被取代基R取代或不被取 代，取代基R为I、甲基或乙基。

进一步，优选所述式(III)所示的苄卤类化合物为苄氯、苄溴、 苄碘、对碘苄氯、间碘苄溴、邻碘苄溴、对碘苄溴、间碘苄碘、对碘 苄碘、对甲基苄氯、邻甲基苄氯、间甲基苄氯、对甲基苄溴、邻甲基 苄溴、间甲基苄溴、对甲基苄碘、邻甲基苄碘、间甲基苄碘、对乙基 苄溴或对乙基苄氯。

最优选的，所述式(III)所示的苄卤类化合物为苄氯、苄溴、对 碘苄溴、对碘苄碘或对甲基苄溴，更优选为苄氯、苄溴或对甲基苄溴。

式(I)中，所述苯环上的H优选不被取代或被对甲基取代。

本发明所述的有机溶剂为下列之一：四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、 氯仿、二氯甲烷、1，2-二氯甲烷、N，N-二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙 酰胺、丙酮、乙腈、苯或甲苯，优选为下列之一：四氢呋喃、N，N- 二甲基甲酰胺、乙腈或甲苯。

所述有机溶剂的体积用量以对叔丁基杯[4]芳烃的质量计为 30～80mL/g，优选45～65mL/g。

本发明所述的反应温度优选为20～50℃，优选反应时间为1～ 8h。

本发明方法中，所述的反应液后处理方法为：反应液减压浓缩后 倒入冰水中，搅拌后析出固体，抽滤，滤饼用二氯甲烷与甲醇以体积 比1∶1～3混合的混合溶剂重结晶，得到下缘四苄基取代对叔丁基杯[4] 芳烃衍生物。

更具体的，本发明所述方法按照如下步骤进行：按照对叔丁基杯 [4]芳烃、苄卤类化合物、氢氧化钡、氧化钡的物质的量为1∶4～6∶ 2～6∶2～6投料，加入有机溶剂中，N₂保护下，于20～50℃反应1～ 8小时后，反应液减压浓缩后倒入冰水中，搅拌后析出固体，抽滤， 滤饼用二氯甲烷与甲醇以体积比1∶1～3混合的混合溶剂重结晶，得到 如式(I)所示的下缘四苄基取代对叔丁基杯[4]芳烃衍生物；所述苄卤 类化合物为苄氯、苄溴、对碘苄溴、对碘苄碘或对甲基苄溴；所述的 有机溶剂为下列之一：四氢呋喃、N，N-二甲基甲酰胺、乙腈或甲苯。

本发明与现有技术相比，其优点在于：

(1)反应条件温和，反应时间短，合成路线简单，操作安全可靠， 环境污染小。

(2)反应选择性好，后处理简单，易纯化，原子经济性好，反应 收率高，具有较好的实施价值。

(四)具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护 范围并不仅限于此：

实施例1.1

5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四苄氧基杯[4]芳烃的合成：

在装有温度计、回流冷凝管的100ml二口烧瓶中加入0.648g (1mmol)对叔丁基杯[4]芳烃，1.012g(8mmol)苄氯，3.150g(10mmol) 八水氢氧化钡，1.531g(10mmol)氧化钡，40ml甲苯，氮气保护，100℃ 磁力搅拌1小时，反应液减压浓缩后倒入冰水，析出大量白色沉淀， 抽滤，滤饼用17ml二氯甲烷与26ml甲醇的混合溶剂重结晶后抽滤得 白色5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四苄氧基杯[4]芳烃0.81g，收率 80.4％，熔点为237.7-239.9℃，HPLC纯度99.1％，¹H NMR(400MHz， CDCl₃)δ7.14-7.30(m，20H，ArH)，6.68(s，8H，ArH)，4.84(s，8H， OCH₂Ar)，4.15(d，J＝12.4Hz，4H，ArCH₂Ar)，2.83(d，J＝12.4Hz，4H， ArCH₂Ar)，1.05(s，36H，C(CH₃)₃)。

实施例1.2

5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四苄氧基杯[4]芳烃的合成：

在装有温度计、回流冷凝管的100ml二口烧瓶中加入0.648g (1mmol)对叔丁基杯[4]芳烃，0.759g(6mmol)苄氯，1.890g(6mmol) 八水氢氧化钡，0.918g(6mmol)氧化钡，30ml乙腈，氮气保护，70℃ 磁力搅拌8小时，反应液减压浓缩后倒入冰水，析出大量白色沉淀， 抽滤，滤饼用18ml二氯甲烷与24ml甲醇的混合溶剂重结晶后抽滤得 白色5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四苄氧基杯[4]芳烃0.84g，收率 83.3％，熔点为237.7-239.9℃，HPLC纯度98.3％。

实施例1.3

5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四苄氧基杯[4]芳烃的合成：

在装有温度计、回流冷凝管的100ml二口烧瓶中加入0.648g (1mmol)对叔丁基杯[4]芳烃，0.855g(5mmol)苄溴，0.787g(2.5mmol) 八水氢氧化钡，0.383g(2.5mmol)氧化钡，30ml N，N-二甲基甲酰胺， 氮气保护，20℃磁力搅拌2小时，反应液减压浓缩后倒入冰水，析出 大量白色沉淀，抽滤，滤饼用17ml二氯甲烷与25ml甲醇的混合溶剂 重结晶后抽滤得白色5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四苄氧基杯[4] 芳烃0.83g，收率82.3％，熔点为237.7-239.9℃，HPLC纯度98.6％。

实施例1.4

5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四苄氧基杯[4]芳烃的合成：

在装有温度计、回流冷凝管的100ml二口烧瓶中加入0.648g (1mmol)对叔丁基杯[4]芳烃，1.026g(6mmol)苄溴，2.520g(8mmol) 八水氢氧化钡，1.224g(8mmol)氧化钡，35ml四氢呋喃，氮气保护， 50℃磁力搅拌15小时，反应液减压浓缩后倒入冰水，析出大量白色 沉淀，抽滤，滤饼用18ml二氯甲烷与26ml甲醇的混合溶剂重结晶后 抽滤得白色5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四苄氧基杯[4]芳烃 0.81g，收率80.4％，熔点为237.7-239.9℃，HPLC纯度98.2％。

实施例1.5

5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四苄氧基杯[4]芳烃的合成：

在装有温度计、回流冷凝管的100ml二口烧瓶中加入0.648g (1mmol)对叔丁基杯[4]芳烃，3.270g(15mmol)苄碘，1.261g(4mmol) 八水氢氧化钡，0.612g(4mmol)氧化钡，40ml氯仿，氮气保护，30℃ 磁力搅拌10小时，反应液减压浓缩后倒入冰水，析出大量白色沉淀， 抽滤，滤饼用15ml二氯甲烷与29ml甲醇的混合溶剂重结晶后抽滤得 白色5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四苄氧基杯[4]芳烃0.67g，收率 66.5％，熔点为237.7-239.9℃，HPLC纯度98.8％。

实施例1.6

5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四苄氧基杯[4]芳烃的合成：

在装有温度计、回流冷凝管的100ml二口烧瓶中加入0.648g (1mmol)对叔丁基杯[4]芳烃，0.872g(4mmol)苄碘，0.63g(2mmol) 八水氢氧化钡，0.306g(2mmol)氧化钡，30ml二氯甲烷，氮气保护， 0℃磁力搅拌6小时，反应液减压浓缩后倒入冰水，析出大量白色沉 淀，抽滤，滤饼用15ml二氯甲烷与20ml甲醇的混合溶剂重结晶后抽 滤得白色5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四苄氧基杯[4]芳烃0.59g， 收率58.5％，熔点为237.7-239.9℃，HPLC纯度98.9％。

实施例2.1

5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四(4-碘苄氧基)杯[4]芳烃的合 成：

在装有温度计、回流冷凝管的100ml二口烧瓶中加入0.648g (1mmol)对叔丁基杯[4]芳烃，3.783g(15mmol)对碘苄氯， 1.891g(6mmol)八水氢氧化钡，0.918g(6mmol)氧化钡，30ml苯，氮气 保护，80℃磁力搅拌3小时，反应液减压浓缩后倒入冰水，析出大量 白色沉淀，抽滤，滤饼用15ml二氯甲烷与28ml甲醇的混合溶剂重结 晶后抽滤得白色5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四(4-碘苄氧基)杯 [4]芳烃0.98g，收率64.8％，熔点为224.0-225.8℃，HPLC纯度98.2％， ¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ7.50(d，J＝8.0Hz，8H，ArH)，6.93(d，J＝ 7.6Hz，8H，ArH)，6.71(s，8H，ArH)，4.72(s，8H，OCH₂Ar)，4.08(d，J＝ 12.8Hz，4H，ArCH₂Ar)，2.88(d，J＝12.4Hz，4H，ArCH₂Ar)，1.06(s， 36H，C(CH₃)₃)。

实施例2.2

5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四(4-碘苄氧基)杯[4]芳烃的合 成：

在装有温度计、回流冷凝管的100ml二口烧瓶中加入0.648g (1mmol)对叔丁基杯[4]芳烃，1.515g(6mmol)对碘苄氯， 1.575g(5mmol)八水氢氧化钡，0.765g(5mmol)氧化钡，30ml N，N-二甲 基乙酰胺，氮气保护，40℃磁力搅拌18小时，反应液减压浓缩后倒 入冰水，析出大量白色沉淀，抽滤，滤饼用14ml二氯甲烷与25ml 甲醇的混合溶剂重结晶后抽滤得白色5，11，17，21-四叔丁基 -25，26，27，28-四(4-碘苄氧基)杯[4]芳烃0.92g，收率60.8％，熔点为 224.0-225.8℃。

实施例2.3

5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四(4-碘苄氧基)杯[4]芳烃的合 成：

在装有温度计、回流冷凝管的100ml二口烧瓶中加入0.648g (1mmol)对叔丁基杯[4]芳烃，2.376g(8mmol)对碘苄溴， 2.522g(8mmol)八水氢氧化钡，1.224g(8mmol)氧化钡，30ml 2-甲基四 氢呋喃，氮气保护，10℃磁力搅拌24小时，反应液减压浓缩后倒入 冰水，析出大量白色沉淀，抽滤，滤饼用16ml二氯甲烷与26ml甲醇 的混合溶剂重结晶后抽滤得白色5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四 (4-碘苄氧基)杯[4]芳烃1.15g，收率76.1％，熔点为224.0-225.8℃， HPLC纯度98.8％。

实施例2.4

5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四(4-碘苄氧基)杯[4]芳烃的合 成：

在装有温度计、回流冷凝管的100ml二口烧瓶中加入0.648g (1mmol)对叔丁基杯[4]芳烃，1.485g(5mmol)对碘苄溴， 0.631g(2mmol)八水氢氧化钡，0.306g(2mmol)氧化钡，30ml N，N-二甲 基甲酰胺，氮气保护，30℃磁力搅拌5小时，反应液减压浓缩后倒入 冰水，析出大量白色沉淀，抽滤，滤饼用16ml二氯甲烷与26ml甲醇 的混合溶剂重结晶后抽滤得白色5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四 (4-碘苄氧基)杯[4]芳烃1.22g，收率80.7％，熔点为224.0-225.8℃， HPLC纯度98.3％。

实施例2.5

5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四(4-碘苄氧基)杯[4]芳烃的合 成：

在装有温度计、回流冷凝管的100ml二口烧瓶中加入0.648g (1mmol)对叔丁基杯[4]芳烃，1.376g(4mmol)对碘苄碘， 1.890g(6mmol)八水氢氧化钡，0.918g(6mmol)氧化钡，30ml甲苯，氮 气保护，20℃磁力搅拌0.5小时，反应液减压浓缩后倒入冰水，析出 大量白色沉淀，抽滤，滤饼用18ml二氯甲烷与24ml甲醇的混合溶剂 重结晶后抽滤得白色5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四(4-碘苄氧 基)杯[4]芳烃1.23g，收率81.3％，熔点为224.0-225.8℃，HPLC纯 度99.0％。

实施例2.6

5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四(4-碘-苄氧基)杯[4]芳烃的 合成：

在装有温度计、回流冷凝管的100ml二口烧瓶中加入0.648g (1mmol)对叔丁基杯[4]芳烃，4.128g(12mmol)对碘苄碘， 2.521g(8mmol)八水氢氧化钡，1.224g(8mmol)氧化钡，40ml 1，2-二氯 甲烷，氮气保护，60℃磁力搅拌8小时，反应液减压浓缩后倒入冰水， 析出大量白色沉淀，抽滤，滤饼用18ml二氯甲烷与28ml甲醇的混合 溶剂重结晶后抽滤得白色5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四(4-碘苄 氧基)杯[4]芳烃1.16g，收率76.7％，熔点为224.0-225.8℃，HPLC 纯度98.4％。

实施例3.1

5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四(4-甲基苄氧基)杯[4]芳烃的 合成：

在装有温度计、回流冷凝管的100ml二口烧瓶中加入0.648g (1mmol)对叔丁基杯[4]芳烃，0.562g(4mmol)对甲基苄氯， 1.260g(4mmol)八水氢氧化钡，0.612g(4mmol)氧化钡，30ml丙酮，氮 气保护，30℃磁力搅拌8小时，反应液减压浓缩后倒入冰水，析出大 量白色沉淀，抽滤，滤饼用15ml二氯甲烷与36ml甲醇的混合溶剂重 结晶后抽滤得白色5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四(4-甲基苄氧 基)杯[4]芳烃0.68g，收率63.9％，熔点为199.6-201.2℃，HPLC 纯度99.2％，¹H NMR(400MHz，CDCl₃)δ7.12(d，J＝7.6Hz，8H，ArH)， 6.98(d，J＝7.6Hz，8H，ArH)，6.67(s，8H，ArH)，4.79(s，8H，OCH₂Ar)， 4.16(d，J＝12.4Hz，4H，ArCH₂Ar)，2.83(d，J＝12.8Hz，4H，ArCH₂Ar)， 2.32(s，12H，CH₃)，1.05(s，36H，C(CH₃)₃)。

实施例3.2

5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四(4-甲基苄氧基)杯[4]芳烃的 合成：

在装有温度计、回流冷凝管的100ml二口烧瓶中加入0.648g (1mmol)对叔丁基杯[4]芳烃，1.405g(10mmol)对甲基苄氯， 2.520g(8mmol)八水氢氧化钡，1.224g(8mmol)氧化钡，30ml N，N-二甲 基甲酰胺，氮气保护，50℃磁力搅拌4小时，反应液减压浓缩后倒入 冰水，析出大量白色沉淀，抽滤，滤饼用16ml二氯甲烷与39ml甲醇 的混合溶剂重结晶后抽滤得白色5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四 (4-甲基苄氧基)杯[4]芳烃0.72g，收率67.7％，熔点为199.6-201.2 ℃。

实施例3.3

5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四(4-甲基苄氧基)杯[4]芳烃的 合成：

在装有温度计、回流冷凝管的100ml二口烧瓶中加入0.648g (1mmol)对叔丁基杯[4]芳烃，1.480g(8mmol)对甲基苄溴， 0.630g(2mmol)八水氢氧化钡，0.306g(2mmol)氧化钡，30ml乙腈，氮 气保护，70℃磁力搅拌6小时，反应液减压浓缩后倒入冰水，析出大 量白色沉淀，抽滤，滤饼用20ml二氯甲烷与41ml甲醇的混合溶剂重 结晶后抽滤得白色5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四(4-甲基苄氧 基)杯[4]芳烃0.91g，收率85.5％，熔点为199.6-201.2℃，HPLC 纯度98.8％。

实施例3.4

5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四(4-甲基苄氧基)杯[4]芳烃的 合成：

在装有温度计、回流冷凝管的100ml二口烧瓶中加入0.648g (1mmol)对叔丁基杯[4]芳烃，0.925g(5mmol)对甲基苄溴， 0.945g(3mmol)八水氢氧化钡，0.459g(3mmol)氧化钡，30ml N，N-二甲 基甲酰胺，氮气保护，25℃磁力搅拌2小时，反应液减压浓缩后倒入 冰水，析出大量白色沉淀，抽滤，滤饼用20ml二氯甲烷与42ml甲醇 的混合溶剂重结晶后抽滤得白色5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四 (4-甲基苄氧基)杯[4]芳烃0.92g，收率86.5％，熔点为199.6-201.2 ℃。

实施例3.5

5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四(4-甲基苄氧基)杯[4]芳烃的 合成：

在装有温度计、回流冷凝管的100ml二口烧瓶中加入0.648g (1mmol)对叔丁基杯[4]芳烃，1.392g(6mmol)对甲基苄碘， 2.521g(8mmol)八水氢氧化钡，1.224g(8mmol)氧化钡，30ml氯仿，氮 气保护，0℃磁力搅拌12小时，反应液减压浓缩后倒入冰水，析出大 量白色沉淀，抽滤，滤饼用16ml二氯甲烷与37ml甲醇的混合溶剂重 结晶后抽滤得白色5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四(4-甲基苄氧 基)杯[4]芳烃0.76g，收率71.4％，熔点为199.6-201.2℃，HPLC 纯度98.5％。

实施例3.6

5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四(4-甲基苄氧基)杯[4]芳烃的 合成：

在装有温度计、回流冷凝管的100ml二口烧瓶中加入0.648g (1mmol)对叔丁基杯[4]芳烃，1.624g(7mmol)对甲基苄碘， 0.787g(2.5mmol)八水氢氧化钡，0.383g(2.5mmol)氧化钡，30ml甲苯， 氮气保护，80℃磁力搅拌3小时，反应液减压浓缩后倒入冰水，析出 大量白色沉淀，抽滤，滤饼用18ml二氯甲烷与38ml甲醇的混合溶剂 重结晶后抽滤得白色5，11，17，21-四叔丁基-25，26，27，28-四(4-甲基苄氧 基)杯[4]芳烃0.84g，收率78.9％，熔点为199.6-201.2℃，HPLC 纯度99.1％。