背景及概述^[1][2]

自1967年C.J.Pedersen首次合成了二苯并-18-冠-6以來，冠醚化合物的合成與應(yīng)用有了長足的發(fā)展，已經(jīng)在許多領(lǐng)域獲得了廣泛而有效的應(yīng)用。對于2-羥甲基-15-冠-5文獻的冠醚的合成路線和方法很多，但仍然存在合成較難、收率較低、且不易回收的缺點。特別是高分子冠醚化合物的合成，仍是從小分子冠醚化合物出發(fā)，通過聚合、縮聚、加成聚合或接枝使其轉(zhuǎn)變?yōu)楦叻肿踊衔?，工藝路線復(fù)雜，產(chǎn)率低，使冠醚化合物在應(yīng)用上受到限制。2-羥甲基-15-冠-5目前常用的方法是固相合成法。

制備^[2]

1.2-羥甲基-15-冠-5的合成路線是:

先使三苯甲醇與烯丙基溴成醚 ,再使雙鍵與四甘醇加成 ,然后關(guān)環(huán)形成冠醚 ,最后經(jīng)酸性水解得到目標(biāo)分子—— 羥甲基 -15-冠 -5,實驗結(jié)果表明 ,此合成路線是合理的 ,可行的。

1.三苯甲基烯丙基醚的合成

在裝有攪拌器、回流裝置的100mL四頸瓶中放入5.42g三苯甲醇，然后加入50mL二氧六環(huán)使其溶解，再往其中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%的NaH0.65g和0.3g苯并-15-冠-5.緩慢升溫至80℃，滴加2.2mL溴丙烯與10mL二氧六環(huán)溶液。繼續(xù)攪拌回流16h，冷卻至室溫，將固體NaBr濾出。濾液蒸去溶劑體積的四分之三后，加水放置變?yōu)辄S色臘狀固體，抽濾出固體，烘干后用乙醇重結(jié)晶，得無色片狀棱形晶體5.8g，產(chǎn)率為92%，熔點為73～75℃。

2.四甘醇-β-溴代烷基醚的合成

在裝有攪拌器及氮氣保護裝置的反應(yīng)瓶中，加入1.78gNBS和5mL三縮四乙二醇，再加入30mL二氧六環(huán)，使NBS全部溶解成均相后，將3g三苯甲基烯丙基醚溶于20mL二氧六環(huán)中，逐漸滴加于上述反應(yīng)體系中。然后在40～50℃攪拌反應(yīng)4h.至NBS反應(yīng)完(體系檢不出正溴離子存在)后，加入水30mL，然后體系用乙醚萃取3次(每次30mL)。合并萃取液，再用水洗滌3～5次后，用無水硫酸鈉干燥，蒸去乙醚得黃色粘稠油狀物5.1g，產(chǎn)率為93%.經(jīng)實測，溴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為13.3%。

3.2-羥甲基-15-冠-5的合成

在一個裝有攪拌器、回流裝置的四頸瓶中，加入200mL乙二醇二甲醚與0.4g氫氧化鈉，攪拌并加熱至75℃.將四甘醇-β-溴代烷基醚5g溶于50mL乙二醇二甲醚中，滴加到反應(yīng)體系中。然后在75～80℃下攪拌反應(yīng)22h.反應(yīng)結(jié)束后，濾出溴化鈉，蒸除溶劑后得黃色粘稠油狀物4.5g，經(jīng)實測，溴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.71%.將80mL油狀物不加分離直接加入1mol/L鹽酸溶液，回流4h后，析出白色固體。冷卻后濾出固體(三苯甲醇)，用氯仿萃取3～5次，合并萃取液，用無水硫酸鎂干燥后減壓蒸除氯仿。剩余物用氯化鋁(中性)層析純化，淋洗液為丙酮-正己烷(體積比7:3)。減壓蒸除溶劑后得黃色油狀物2-羥甲基-15-冠-5，2.03g，產(chǎn)率為87%。

結(jié)構(gòu)分析^[2]

2-羥甲基-15-冠-5紅外譜圖

加成產(chǎn)物四甘醇-β-溴代烷基醚關(guān)環(huán)后，可不經(jīng)純化直接用酸水解，水解產(chǎn)物用氯仿萃取(少量未關(guān)環(huán)化合物的水解產(chǎn)物為多甘醇，溶于水層中)，減壓蒸除溶劑后，所得粗產(chǎn)物用氧化鋁柱層析純化。產(chǎn)物羥甲基-15-冠-5的結(jié)構(gòu)，經(jīng)紅外光譜從產(chǎn)物的紅外光譜在3200～3500cm-1顯示的強吸收看，產(chǎn)物結(jié)構(gòu)中有羥基無疑。在1050～1150cm-1區(qū)間顯示了極強的吸收，這是典型的脂肪醚的伸縮振動吸收VCOC。

2-羥甲基-15-冠-5的核磁共振氫譜

但從核磁共振氫譜看，僅在W值為3.40～3.82處反映出一組吸收峰，當(dāng)然從位置上看這是典型的與氧相連的亞甲基上的質(zhì)子信號。文獻曾提到過2-羥甲基-15-冠-5中羥基氫的質(zhì)子信號在其核磁共振氫譜中出現(xiàn)在W值為2.75處。從產(chǎn)物的紅外光譜看有羥基無疑，那么唯一的解釋只能是羥基氫的質(zhì)子信號在核磁共振氫譜中被包封于亞甲基質(zhì)子信號峰中。

2-羥甲基-15-冠-5的質(zhì)譜

另外，從產(chǎn)物的質(zhì)譜圖看，也符合2-羥甲基-15-冠-5的結(jié)構(gòu)。M+=250為2-羥甲基-15-冠-5的分子離子峰。特別是質(zhì)譜圖中有明確的M/e為219。

主要參考資料

[1] Mizuno, T. , Nakatsuji, Y. , Yanagida, S. , & Okahara, M. . (1980). The synthesis and cation-complexing ability of alkyl crown ethers. Bulletin of the Chemical Society of Japan, 53(2), 481-484.

[2] 孫文陽, & 王瑛. (2002). 羥甲基—15—冠—5的擬固相合成. 太原理工大學(xué)學(xué)報, 33(3), 301-304.

[3] Ikeda, I. , Yamamura, S. , Nakatsuji, Y. , & Okahara, M. . (1980). Synthesis of substituted crown ethers from oligoethylene glycols. Journal of Organic Chemistry, 45(26), 5355-5358.