1,2乙二胺的n杂冠醚的合成及表征
近年来，以氮原子取代冠醚环系中的氧原子的N-杂冠醚（包括大环多胺）的合成方法、性能以及应用等吸引了广大化学研究工作者的兴趣。由于氮原子具有软碱性质，因此其对过渡金属和重金属等离子显示出特异的络合作用，还对一些碱金属及碱土金属等具有一定的配合作用。此外，还有一些具有特殊结构的金属离子配合物可以用作研究生命活动过程的模型分子，使其应用范围更加广泛。因此本毕业设计研究基于1,2-乙二胺的全氮杂冠醚及其衍生物的合成及其表征。采用了高氯酸钠为模板剂，以4-甲基-2.6-二甲酰基苯酚和乙二胺为原料，合成了[2+2]型氮杂冠醚化合物（L）。同时，将N-取代的仲胺通过N-烷基化反应引入了氯乙酸甲酯基团，成功合成了N-杂冠醚的衍生物，并对其进行了结构表征。
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言2
1材料与方法3
1.1仪器和试剂 4
1.1.1实验仪器 4
1.1.2实验试剂4
1.2制备与合成5
1.2.1合成路线5
1.2.2合成方法6
2 化合物L(CH2COOCH3)6和(CH2COOH)6L的结构分析6
2.1化合物L (CH2COOCH3)6的单晶结构6
2.2 化合物L (CH2COOH)6的红外谱图分析8
3 结果和讨论8
3.1 结论8
3.2讨论9
4 展望9
致谢10
参考文献10 基于1,2乙二胺的N杂冠醚的合成及表征
引言
第二、在N杂冠醚化合物中，氮原子位于环上，其具有强碱性，所以能与H+形成铵离子形式，因此环上可较易导入羧基、羟基、酯基、磷酸基以及其他的亲水基团或功能基团，可得到多种配体，而且这种配体具有水溶性。多项研究证实，多N杂冠醚大环化合物的羧基和磷酸衍生物可与金属离子形成稳定性更强的配合物，尤其是等价的金属离子更是如此。
N杂冠醚既有大环效应，又有氧、氮等杂原子，具有很好的配位能力，扩大了其应用范围。根据N杂冠醚中所含的氮原子数目不同可将其分为单氮杂冠醚、双氮杂冠醚、多氮 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
杂冠醚和全氮杂冠醚（大环多胺）等，其中双氮杂冠醚是N杂冠醚中数量最多，应用最为广泛的一大类冠醚化合物，并且还能作为中间体来合成穴醚、套索冠醚等[15]。如果支链连接在氮原子上，称为氮支套索冠醚，这种套索N杂冠醚也可视为一种新的结构形式。当支链上含有一个或多个供电子原子（如氧、硫原子）时，这种套索冠醚能以其支链上的氧或硫原子参与对金属离子的络合作用。构成N杂冠醚环系的结构单元，最常见的有乙撑氧基、丙撑氧基，除此之外，还有酰胺、酯等结构形式，而且含氮杂环单元(如吡啶环、吡咯环、嘧啶环、三嗪环等)的N杂冠醚研究也是比较多的。单氮杂冠醚是由一个氮原子取代冠醚上的一个氧原子制得，而双氮杂冠醚是由两个氮原子取代冠醚上的两个氧原子制得，因这一类冠醚环系中含有两个氮原子，因此对过渡金属和重金属离子有特异的络合选择性和稳定性，并可与较大的金属离子形成架新型配合物。取代双氮杂冠醚的种类繁多、形式多样，这都是由含氮杂冠醚的独特的结构特点决定的，应用则更为广泛。近年来更被广泛应用于有机合成、金属离子的萃取和分离、离子选择性电极的制备、生物活性研究、重金属污染治理以及相转移催化剂等方面。对于多氮杂冠醚，因其含有多个氮原子，因此在络合性质上对过渡金属离子的络合则更为突出。随多氮杂冠醚化合物的中间空腔的扩大，可以与其他化合物形成双核络合及串联络合物。并且一些络合物还具有特异的性质，为多氮杂冠醚提供了更加广阔的应用前景。在合成方法上，多氮杂冠醚也与单、双氮杂冠醚不同，其多采用开链多胺直接缩合或多甘醇二胺和具有双活性功能基的化合物缩合，此外还可以利用Schiff碱型结构经还原得到[16]。
含氮冠醚合成的成环方法主要有两大类：第一种方法是“直接合成法”，这种方法是指通过有机合成反应，直接合成环状配体，其最大的优点是不受外来金属离子影响。因此这种方法被称为“直接合成法”，又称高度稀释合成法。在直接合成法中，为了避免分子间的成环反应的干扰，反应必须在较低浓度条件下进行。此法的关键是采用高度稀释技术进行环合，反应一般是缩合反应，而且需在干燥的高纯氮气保护下进行，以防副反应发生，通常为多甘酸二酞氯和多甘醇二胺环合成单环二酞胺。直接合成法的使用范围比较广泛，但是其也有缺点，它的操作过程十分繁杂，合成路线也很冗长很复杂，甚至还需要精确计量、高速搅拌设备和使用大量溶剂，在一定程度上给合成及产物的分离纯化带来相当大的麻烦，因此不常使用[17]。
图1 “直接合成法”的合成路线
第二种合成大环的方法是在金属离子的影响下，以金属离子作“模板”而合成环化产物的，所以被称作“模板合成法”。相比直接合成法而言，模板合成法克服了大环化合物合成中普遍存在的产率较低，副产物较多和溶剂耗量大等缺点，因此在大环化合物的合成使用较为普遍。在模板合成法中，按照起模板作用的金属种类的不同，一般可分为碱金属离子模板合成法，碱土金属离子模板合成法和过渡金属离子模板合成法[1819]。
由于由N取代的氮杂冠醚结构复杂且应用广泛，极具研究价值和广阔的应用前景，因此，本毕业设计研究基于1,2乙二胺的全氮杂冠醚及其衍生物的合成及其表征。采用高氯酸钠为模板剂，以4甲基2.6二甲酰基苯酚和乙二胺为原料，合成了[2+2]型氮杂冠醚化合物（L）。同时，将N取代仲胺进行N烷基化引入氯乙酸甲酯基团，成功合成了三个N杂冠醚及其衍生物。其结构式如下：
I. L II. L (CH2COOCH3)6 III. L (CH2COOH)6
图2 目标化合物结构式，L为10,21二甲基3,6,14,17四氮杂三环1,（23),8,10,12（24）,19,21己烷23,24二醇
1 材料与方法
1．1 仪器和试剂
1．1．1 实验仪器
本实验过程中所使用的主要仪器见表1
表1实验仪器及型号
仪器名称
型号
生产厂家
电热鼓风干燥箱
DHG9053A
上海精宏实验设备有限公司
电子天平
TP214
北京赛多利斯仪器系统有限公司
智能控温磁力搅拌器
超声波清洗器
智能型傅里叶红外光谱仪
X射线单晶衍射仪
SZCLA
KQ250B
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言2
1材料与方法3
1.1仪器和试剂 4
1.1.1实验仪器 4
1.1.2实验试剂4
1.2制备与合成5
1.2.1合成路线5
1.2.2合成方法6
2 化合物L(CH2COOCH3)6和(CH2COOH)6L的结构分析6
2.1化合物L (CH2COOCH3)6的单晶结构6
2.2 化合物L (CH2COOH)6的红外谱图分析8
3 结果和讨论8
3.1 结论8
3.2讨论9
4 展望9
致谢10
参考文献10 基于1,2乙二胺的N杂冠醚的合成及表征
引言
第二、在N杂冠醚化合物中，氮原子位于环上，其具有强碱性，所以能与H+形成铵离子形式，因此环上可较易导入羧基、羟基、酯基、磷酸基以及其他的亲水基团或功能基团，可得到多种配体，而且这种配体具有水溶性。多项研究证实，多N杂冠醚大环化合物的羧基和磷酸衍生物可与金属离子形成稳定性更强的配合物，尤其是等价的金属离子更是如此。
N杂冠醚既有大环效应，又有氧、氮等杂原子，具有很好的配位能力，扩大了其应用范围。根据N杂冠醚中所含的氮原子数目不同可将其分为单氮杂冠醚、双氮杂冠醚、多氮 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
杂冠醚和全氮杂冠醚（大环多胺）等，其中双氮杂冠醚是N杂冠醚中数量最多，应用最为广泛的一大类冠醚化合物，并且还能作为中间体来合成穴醚、套索冠醚等[15]。如果支链连接在氮原子上，称为氮支套索冠醚，这种套索N杂冠醚也可视为一种新的结构形式。当支链上含有一个或多个供电子原子（如氧、硫原子）时，这种套索冠醚能以其支链上的氧或硫原子参与对金属离子的络合作用。构成N杂冠醚环系的结构单元，最常见的有乙撑氧基、丙撑氧基，除此之外，还有酰胺、酯等结构形式，而且含氮杂环单元(如吡啶环、吡咯环、嘧啶环、三嗪环等)的N杂冠醚研究也是比较多的。单氮杂冠醚是由一个氮原子取代冠醚上的一个氧原子制得，而双氮杂冠醚是由两个氮原子取代冠醚上的两个氧原子制得，因这一类冠醚环系中含有两个氮原子，因此对过渡金属和重金属离子有特异的络合选择性和稳定性，并可与较大的金属离子形成架新型配合物。取代双氮杂冠醚的种类繁多、形式多样，这都是由含氮杂冠醚的独特的结构特点决定的，应用则更为广泛。近年来更被广泛应用于有机合成、金属离子的萃取和分离、离子选择性电极的制备、生物活性研究、重金属污染治理以及相转移催化剂等方面。对于多氮杂冠醚，因其含有多个氮原子，因此在络合性质上对过渡金属离子的络合则更为突出。随多氮杂冠醚化合物的中间空腔的扩大，可以与其他化合物形成双核络合及串联络合物。并且一些络合物还具有特异的性质，为多氮杂冠醚提供了更加广阔的应用前景。在合成方法上，多氮杂冠醚也与单、双氮杂冠醚不同，其多采用开链多胺直接缩合或多甘醇二胺和具有双活性功能基的化合物缩合，此外还可以利用Schiff碱型结构经还原得到[16]。
含氮冠醚合成的成环方法主要有两大类：第一种方法是“直接合成法”，这种方法是指通过有机合成反应，直接合成环状配体，其最大的优点是不受外来金属离子影响。因此这种方法被称为“直接合成法”，又称高度稀释合成法。在直接合成法中，为了避免分子间的成环反应的干扰，反应必须在较低浓度条件下进行。此法的关键是采用高度稀释技术进行环合，反应一般是缩合反应，而且需在干燥的高纯氮气保护下进行，以防副反应发生，通常为多甘酸二酞氯和多甘醇二胺环合成单环二酞胺。直接合成法的使用范围比较广泛，但是其也有缺点，它的操作过程十分繁杂，合成路线也很冗长很复杂，甚至还需要精确计量、高速搅拌设备和使用大量溶剂，在一定程度上给合成及产物的分离纯化带来相当大的麻烦，因此不常使用[17]。
图1 “直接合成法”的合成路线
第二种合成大环的方法是在金属离子的影响下，以金属离子作“模板”而合成环化产物的，所以被称作“模板合成法”。相比直接合成法而言，模板合成法克服了大环化合物合成中普遍存在的产率较低，副产物较多和溶剂耗量大等缺点，因此在大环化合物的合成使用较为普遍。在模板合成法中，按照起模板作用的金属种类的不同，一般可分为碱金属离子模板合成法，碱土金属离子模板合成法和过渡金属离子模板合成法[1819]。
由于由N取代的氮杂冠醚结构复杂且应用广泛，极具研究价值和广阔的应用前景，因此，本毕业设计研究基于1,2乙二胺的全氮杂冠醚及其衍生物的合成及其表征。采用高氯酸钠为模板剂，以4甲基2.6二甲酰基苯酚和乙二胺为原料，合成了[2+2]型氮杂冠醚化合物（L）。同时，将N取代仲胺进行N烷基化引入氯乙酸甲酯基团，成功合成了三个N杂冠醚及其衍生物。其结构式如下：
I. L II. L (CH2COOCH3)6 III. L (CH2COOH)6
图2 目标化合物结构式，L为10,21二甲基3,6,14,17四氮杂三环1,（23),8,10,12（24）,19,21己烷23,24二醇
1 材料与方法
1．1 仪器和试剂
1．1．1 实验仪器
本实验过程中所使用的主要仪器见表1
表1实验仪器及型号
仪器名称
型号
生产厂家
电热鼓风干燥箱
DHG9053A
上海精宏实验设备有限公司
电子天平
TP214
北京赛多利斯仪器系统有限公司
智能控温磁力搅拌器
超声波清洗器
智能型傅里叶红外光谱仪
X射线单晶衍射仪
SZCLA
KQ250B
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