一种一锅法合成硫脲四元环的方法及合成的硫脲四元环化合物

摘要

本发明涉及化合物制备领域，具体地涉及一种一锅法合成硫脲四元环的方法及合成的硫脲四元环化合物。本发明是以间苯二异硫氰酸酯取代物和间苯二胺的取代物为原料，以N-甲基吗啉为催化剂，一锅法合成硫脲四元环。用本发明的方法合成的各种取代的硫脲四元环，操作简单，原料易得，反应条件温和，收率较高,而且所有生产设备少，节约了厂房和设备的占地，可降低投资成本和生产操作成本，具有较大实施价值和效益，其自组装性质较好，离子识别，离子通道，材料和医药等领域具有潜在的应用价值。

说明书

技术领域

本发明涉及化合物制备领域，具体地涉及一种一锅法合成硫脲四元环的方法及 合成的硫脲四元环化合物。

背景技术

刚性大环因具有独特的物理性质、特定的结构特征和化学行为而区别于相应的 小分子线性类似物；也区别于柔性的多胺类、冠醚类大环；更因其在超分子化学和 材料化学中潜在的应用价值而越来越引起人们的关注。因此，设计和合成具有稳定 构象的大环化合物成为近年来研究的热点之一。

本发明设计并合成了四元硫脲环，一锅法的优点为：1）将多步反应改进为一步 反应；2）后处理简单，易操作；3）反应条件温和；4）产率高；5）成本降低；6） 从微量改进为大量反应，适用于工业化生产；7)应用广泛，适用于各种取代胺的反 应。

发明内容

为了解决上述问题本申请的发明人提出并完成了本发明。

本发明的目的是提供一种一锅法合成硫脲四元环的方法。

本发明的再一目的是提供通过上述方法合成的硫脲四元环。

根据本发明的方法以间苯二胺的取代物和硫光气为原料，N-甲基吗啉为催化剂， 一锅法合成硫脲四元环，其反应式如下：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆为除端基为羟基、氨基和羧酸以外的所有官能 团，如：H、烷基、烷氧基、酯基、酰胺基和含杂原子的侧链等，且R₁、R₂、R₃、 R₄、R₅、R₆可以相同或不相同。

根据本发明的方法包括以下步骤为：

1）无水无氧条件下，将间苯二胺取代物、异硫氰酸酯（1:1）和N-甲基吗啉的 二氯甲烷溶液注射入两口瓶中，后升温至60-70℃，反应3-7天；

2）后将反应液依次用饱和碳酸氢钠，饱和氯化钠洗涤，无水硫酸钠干燥，后 用氯仿/甲醇柱层析或重结晶，得产品。

通过上述方法合成的硫脲四元环，其结构式如下：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆为除端基为羟基、氨基和羧酸以外的所有官能 团，如：H、烷基、烷氧基、酯基、酰胺基和含杂原子的侧链等，且R₁、R₂、R₃、 R₄、R₅、R₆可以相同或不相同。

本发明首次设计并合成了硫脲四元环，其孔径大小确定，可用于离子识别，离 子通道，材料和医药等领域具有很大的潜在应用价值。

根据本发明的方法，其特点在于：1）将多步反应改进为一步反应；2）后处理简单，易操 作；3）反应条件温和；4）原料易得，产率高；5）成本降低；6）从微量改进为大量反应，适 用于工业化生产；7）扩大应用范围，从单一胺扩展为不同胺；8)应用广泛，适用于各种取代胺 的反应。

具体实施方式

制备实施例1

反应式1

化合物1：2,4,10,12,18,20,26,28-八氮杂四聚环[27.3.1.15,9.113,17.121,25]正三十 六烷-1(33),5,7,9(36),13,15,17(35),21,23,25(34),29,31-dodecaene-7,15,23,31-四苯甲酸, 3,11,19,27-四硫羰基,7,15,23,31-四(R)异庚烷基酰胺的合成

无水无氧条件下，将3,5-二胺基苯甲酸异庚酰胺（100mg，0.36mmol）、3,5-二 异硫氰酸酯苯甲酸异庚酰胺（130mg,0.36mmol）和5ml的N-甲基吗啉的65ml的二氯 甲烷溶液注射入两口瓶中，后升温至60℃，反应3d。后将反应液依次用饱和碳酸氢 钠，饱和氯化钠洗涤，无水硫酸钠干燥，后用氯仿/甲醇柱层析或重结晶，得浅黄色 固体(166mg,79.3%).¹H NMR(400MHz,DMSO)δ9.95(s,8H),8.12(d,J=6.5Hz, 4H),7.86(s,4H),7.71(s,8H),3.65(s,4H),1.35-1.23(m,32H),1.11(d,J=5.2Hz,12H), 0.83(s,12H),0.86(s,3H).¹³C NMR(100MHz,DMSO)δ:179.80,164.94,139.19, 135.46,121.81,119.33,48.51,35.85,31.15,25.48,22.03,20.66,13.86.MS (MALDI-TOF):found 1187.5([M+Na]⁺).

反应式2

化合物2：2,4,10,12,18,20,26,28-八氮杂四聚环[27.3.1.15,9.113,17.121,25]正三十 六烷-1(33),5,7,9(36),13,15,17(35),21,23,25(34),29,31-dodecaene-7,15,23,31-四苯甲酸, 3,11,19,27-四硫羰基,15,23-二异戊烷基酯-7,31-（L-丙氨酸丁酯）酰胺的合成

结构式：

无水无氧条件下，将3,5-二氨基苯甲丙氨酸正辛醇酯酰胺（100mg，0.30mmol）、 3,5-二异硫氰酸酯苯甲丙氨酸正辛醇酯酰胺（125mg，0.30mmol）和5ml的N-甲基吗 啉的65ml的二氯甲烷溶液注射入两口瓶中，后升温至60℃，反应3d。后将反应液依 次用饱和碳酸氢钠，饱和氯化钠洗涤，无水硫酸钠干燥，后用氯仿/甲醇柱层析或重 结晶，得浅黄色固体(179mg,79.9%).¹H NMR(400MHz,DMSO)δ:9.99(s,8H),8.75 (d,J=5.3Hz,4H),7.89(s,4H),7.77(s,8H),4.45-4.41(m,8H),4.03(t,J=7.1Hz,8H), 1.55(s,8H),1.50-1.47(m,8H),1.38(d,J=7.1Hz,12H),1.22(s,40H),0.83(s,12H).¹³C NMR(100MHz,DMSO)δ:179.87,172.56,165.73,139.35,134.28,122.30,119.57, 64.32,48.43,31.15,28.53,28.08,25.22,22.02,16.67,13.88.MS(MALDI-TOF):found 1531.7([M+Na]⁺)

制备实施例2

反应式3

化合物3：2,4,10,12,18,20,26,28-八氮杂四聚环[27.3.1.15,9.113,17.121,25]正三十 六烷-1(33),5,7,9(36),13,15,17(35),21,23,25(34),29,31-dodecaene-7,15,23,31-四苯甲酸, 3,11,19,27-四硫羰基,7,15,23,31-四异戊烷基酯的合成

结构式：

无水无氧条件下，将3,5-二胺基苯甲酸异戊酯（100mg，0.45mmol）、3,5-二异硫 氰酸酯苯甲酸异戊酯（137mg，0.45mmol）和5ml的N-甲基吗啉的65ml的二氯甲烷 溶液注射入两口瓶中，后升温至60℃，反应3d。后将反应液依次用饱和碳酸氢钠， 饱和氯化钠洗涤，无水硫酸钠干燥，后用氯仿/甲醇柱层析或重结晶，得浅黄色固体 （193mg，81.2%）.¹H NMR(400MHz,DMSO)δ10.39(s,8H),7.99(s,12H),7.77(s, 8H),4.29(s,8H),1.78-1.74(m,12H),0.90(d,J=6.4Hz,24H).¹³C NMR(100MHz, DMSO)δ:¹³CNMR(100MHz,DMSO)δ179.52,165.19,139.64,129.96,122.51,119.99, 69.24,36.74,24.57,22.18.MS(MALDI-TOF):found 1079.3([M+Na]⁺).

反应式4：

化合物4：2,4,10,12,18,20,26,28-八氮杂四聚环[27.3.1.15,9.113,17.121,25]正三十六烷 -1(33),5,7,9(36),13,15,17(35),21,23,25(34),29,31-正三十六烷-7,15,23,31-四苯甲酸, 3,11,19,27-四硫羰基,7,15,23,31-四（6-氯正己烷基）酯的合成

无水无氧条件下，将3,5-二胺基苯甲酸6-氯正己酯（100mg，0.37mmol）、3,5- 二异硫氰酸酯苯甲酸6-氯正己酯（131mg,0.37mmol）和5ml的N-甲基吗啉的65ml 的二氯甲烷溶液注射入两口瓶中，后升温至65℃，反应5d。后将反应液依次用饱和 碳酸氢钠，饱和氯化钠洗涤，无水硫酸钠干燥，后用氯仿/甲醇柱层析或重结晶，得 浅黄色固体(187mg,80.1%).¹H NMR(400MHz,DMSO)δ：10.33(s,8H),7.99(s,12H), 4.26(s,8H),3.26(s,8H),1.70(s,16H),1.41(s,16H).¹H NMR(400MHz,DMSO)δ： 10.33(s,8H),7.99(s,12H),4.26(s,8H),3.26(s,8H),1.70(s,16H),1.41(s,16H). ¹³CNMR(100MHz,DMSO)δ179.40,165.24,139.81,129.86,121.86,119.59,69.19, 45.26,31.89,27.98,24.66,22.18.MS(MALDI-TOF):found([M+Na]⁺).MS (MALDI-TOF):found 1285.5([M+Na]⁺).

反应式5：

化合物5：2,4,10,12,18,20,26,28-八氮杂四聚环[27.3.1.15,9.113,17.121,25]正三十 六烷-1(33),5,7,9(36),13,15,17(35),21,23,25(34),29,31-dodecaene-7,15,23,31-四苯甲酸, 3,11,19,27-四硫羰基,15,23-二异戊烷基酯-7,31-（L-丙氨酸丁酯）酰胺的合成

无水无氧条件下，将3,5-二胺基苯甲酸异戊酯（100mg，0.45mmol）、3,5-二异硫氰 酸酯苯甲丙氨酸正丁醇酯酰胺（163mg，0.45mmol）和5ml的N-甲基吗啉的65ml的 二氯甲烷溶液注射入两口瓶中，后升温至60℃，反应7d。后将反应液依次用饱和碳 酸氢钠，饱和氯化钠洗涤，无水硫酸钠干燥，后用氯仿/甲醇柱层析或重结晶，得浅 黄色固体(212mg,80.6%).¹H NMR(400MHz,DMSO)δ:9.99(s,8H),8.76(s,4H),7.89 (s,4H),7.77(s,8H),4.43(s,4H),4.06(s,8H),1.54(s,8H),1.38(d,J=7.3Hz,12H), 1.35-1.31(m,8H),0.86(s,3H).¹³C NMR(100MHz,DMSO)δ:179.65,172.54,165.73, 165.22,139.90,139.40,134.30,129.89,119.35,64.01,59.67,48.43,36.86,30.12,24.62, 22.26,18.47,16.66,13.46.MS(MALDI-TOF):found1193.4([M+Na]⁺).

反应式6：

化合物6：1(33),5,7,9(36),13,15,17(35),21,23,25(34),29,31-十二烯3,11,19,27-四硫羰基 -6,8,14,16,22,24,30,32-八异戊烷基-[27.3.1.15,9.113,17.121,25]-正三十六烷 2,4,10,12,18,20,26,28-八氮杂四聚环的合成

无水无氧条件下，将3,5-二胺基间苯二异戊醚（100mg，0.36mmol）、3,5-二异硫氰 酸酯间苯二异戊醚（129mg，0.36mmol）和5ml的N-甲基吗啉的65ml的二氯甲烷溶 液注射入两口瓶中，后升温至70℃，反应3d。后将反应液依次用饱和碳酸氢钠，饱 和氯化钠洗涤，无水硫酸钠干燥，后用氯仿/甲醇柱层析或重结晶，得浅黄色固体 (187mg,81.3%).¹H NMR(400MHz,DMSO)δ:9.99(s,8H),7.61(s,4H),6.57(s,4H), 3.92(s,16H),1.66–1.55(m,24H),0.86(d,J=6.2Hz 48H).MS(MALDI-TOF):found 1311.6([M+Na]⁺).

以上具体实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照上述实施例 详细描述了本发明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修 改或等同替换，都不脱离本发明的技术方案的实质和保护范围，其均应涵盖在本发 明的权利要求范围内。