75507-25-4 / 2-羥甲基-15-冠-5的應用

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用有了長足的發展，已經在許多領域獲得了廣泛而有效的應用。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，通過聚合、縮聚、加成聚合或接枝使其轉變為高分子化合物，工藝路線復雜，產率低，使冠醚化合物在應用上受到限制。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 ,然后關環形成冠醚 ,最后經酸性水解得到目標分子—— 羥甲基 -15-冠 -5,實驗結果表明 ,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二氧六環使其溶解，再往其中加入質量分數為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二氧六環溶液。繼續攪拌回流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，加水放置變為黃色臘狀固體，抽濾出固體，烘干后用乙醇重結晶，得無色片狀棱形晶體5.8g，產率為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瓶中，加入1.78gNBS和5mL三縮四乙二醇，再加入30mL二氧六環，使NBS全部溶解成均相后，將3g三苯甲基烯丙基醚溶于20mL二氧六環中，逐漸滴加于上述反應體系中。然后在40～50℃攪拌反應4h.至NBS反應完(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，產率為93%.經實測，溴質量分數為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，滴加到反應體系中。然后在75～80℃下攪拌反應22h.反應結束后，濾出溴化鈉，蒸除溶劑后得黃色粘稠油狀物4.5g，經實測，溴質量分數為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，產率為87%。

結構分析^[2]

2-羥甲基-15-冠-5紅外譜圖

加成產物四甘醇-β-溴代烷基醚關環后，可不經純化直接用酸水解，水解產物用氯仿萃取(少量未關環化合物的水解產物為多甘醇，溶于水層中)，減壓蒸除溶劑后，所得粗產物用氧化鋁柱層析純化。產物羥甲基-15-冠-5的結構，經紅外光譜從產物的紅外光譜在3200～3500cm-1顯示的強吸收看，產物結構中有羥基無疑。在1050～1150cm-1區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，當然從位置上看這是典型的與氧相連的亞甲基上的質子信號。文獻曾提到過2-羥甲基-15-冠-5中羥基氫的質子信號在其核磁共振氫譜中出現在W值為2.75處。從產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子信號在核磁共振氫譜中被包封于亞甲基質子信號峰中。

2-羥甲基-15-冠-5的質譜

另外，從產物的質譜圖看，也符合2-羥甲基-15-冠-5的結構。M+=250為2-羥甲基-15-冠-5的分子離子峰。特別是質譜圖中有明確的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. 太原理工大學學報, 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.