制备交联桥大环化合物的改进方法技术

公开了一种改进的多环大环化合物的合成方法，更具体地说，公开了一种改进的交联桥四氮杂大环化合物的合成方法。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及大环合成领域，更具体地说涉及交联桥大环化合物的合成，它们用于质子海绵皂或作为金属键配位体，特别是制备含有氧化催化剂的过渡金属键的配位体，后者例如用于洗衣洗涤剂。本专利技术还涉及含Mn的交联桥大环络合物的合成。专利技术的背景虽然一般来说大环化学是极大发展的，但是制备交联桥大环化合物的技术还是新的技术，某些这种大环如四氮杂环十四烷(cyclam)的交联桥衍生物仅仅是最近少量地被合成，商业方法还是未知的。因为交联桥大环作为质子海绵皂或者当在漂白催化中作为配位体时具有独一无二的优点，因此极需要这种合成方法。大环化合物已经用许多方法合成，例如见“杂环化合物氮杂-冠大环(Heterocyclic compounds；Aza-crown macrocycles)”(J.S.Bradshaw et.al.Wiley Interscience.1993.)，该书也描述了许多上述配位体的合成。尽管一般来说大环合成是很好地发展了，但还没有合成交联桥大环化合物，交联桥大环合成是很少见的，而且很困难，它包括许多步骤，并且使用令人不愉快的溶剂(DMF，乙腈等)。对于已知大环1，4，8，11-四氮杂环十四烷的交联桥(横跨非邻近氮原子的桥)知道的很有限，例如被Weisman等人描述(J.Amer.Chem.Soc.，1990，112(23)，8604-8605)，更具体地说，Weisman等人描述了宣称为新的交联桥四胺配位体的范围(Chem.Commun.(1996)pp.947-948)，它们是双环，和体系，以及它们和Cu(II)及Ni(II)的络合物，说明了该配位体在缝隙中配位金属，所报道的具体络合物是包括配位体1.1的络合物 其中A是氢或苄基，并且(a)m＝n＝1；或(b)m＝1，n＝0；或(c)m＝n＝0，包括配位体为A＝H及m＝n＝1的Cu(II)氯化物络合物；其中A＝H，及m＝n＝1或m＝n＝0的Cu(II)高氯酸盐络合物，配位体为A＝苄基，m＝n＝0的Cu(II)氯化物络合物和配位体为A＝H，m＝n＝1的Ni(II)溴化物络合物。上述少量的络合物看来是已知的其中桥键没有横跨“邻近”氮的全部络合物。Weisman还提供了交联桥四氮杂环十四烷化合物的合成方法，使用三个步骤，其中两个步骤用乙腈作溶剂。这些步骤是(1)母体大环和乙二醛反应生成双胺(bisaminal)；(2)双胺用碘甲烷季铵化生成二甲基双胺二碘化物和(3)还原第2步产生的二季铵化中间体，制备所需的产品。该步骤使用乙醇作为溶剂，明显地需要在高度稀释的条件下进行合成，这是商业上不感兴趣的，对于商业的实用性，其产率是有限的(第1步和第2步仅仅分别是80％和85％)。从需要交联桥大环作为配位体的性质及制备上述大环现存方法的限制来看，明显需要一种合成交联桥大环的改进方法。概括起来说，目前的合成有一个或多个限制(a)使用相对环境不希望的溶剂如乙腈；(b)需要“高度稀释”的步骤，增加了溶剂的消耗；(c)在制造的不同阶段需要从一种溶剂转换为另一种溶剂，增加了费用和复杂性；(d)需要大量过量的材料如烷基卤化物和/或还原剂，造成浪费。因之极需要改进交联桥大环化合物的合成方法，特别是制备四氮杂环十四烷交联桥衍生物的方法，以便提供有交联桥大环配位体的含Mn络合物的合成方法，本文所述和其它改进是可靠的，并且从以下公开中可以清楚。
技术介绍
见专利技术背景部分所列的文献，同时在Bradshaw等人所列的文献中，Tabushi及合作者使用乙醇作为溶剂通过二聚化制备四氮杂大环，但是该大环不是交联桥大环，同时所述方法也不能制备交联桥大环化合物。附图的简要说明附图说明图1是为达到本专利技术目的提出的方法的略图，在优选的实施方案中，本方法包括一系列的主要步骤，在图1中用(A)，(B)和(C)标出，这些单独的步骤用粗体字标出，连续进行。该方法还优选包括其它操作如(D)，(E)或(F)，其中的任何一个操作可以包括一个或多个步骤，用于处理主要步骤的粗产品。然后产品可以出售或用于进一步转化，例如通过一步或多步制备有用的过渡金属漂白催化剂(G)，该方法希望包括(A)，(B，(C)和(D)(如果有)1步或多步中的溶剂循环。图2也是本专利技术优选实施方案的方法略图。在该方法中，步骤(A)中的双胺从相对便宜的非环胺生成；在步骤(B)中双按被转换为特殊的二季铵衍生物；步骤(C)将其还原；在步骤(D)中，用一个或多个分离操作将还原剂和溶剂分离；步骤(E)除去残留的氢化物，该步骤通常是任选的，但如果在步骤D后有任何量的还原剂留下的话，该步骤是优选的；步骤(F)分离出交联桥大环化合物产品，它用于形成过渡金属络合物，后者用作洗涤剂中的漂白催化剂；步骤(G)任选包括最终产品的一个或多个提纯步骤，生成交联桥大环的过渡金属络合物。(A)-(G)以指定的顺序进行。专利技术的概述一方面本专利技术涉及制备交联桥多环大环化合物的方法，尤其是交联桥四氮杂大环化合物，包括一系列步骤，优选依顺序衍生四氮杂环十四烷或特别是非环四胺的三个步骤，其中所述的一系列步骤使用通常在每一所述步骤中的，实质上相同的溶剂体系进行。特别是所述溶剂体系是醇溶剂体系，更优选溶剂体含约60-100％的C1-C4的醇，例如甲醇，乙醇，正丙醇，2-丙醇，正丁醇，叔丁醇或它们的混合物，乙醇和2-丙醇是特别优选的。更一般的说，在优选的实施方案中，低级醇和例如约0.1-70％的水的混合物，更优选低级醇和例如从约1-40％的水的混合物也是有用的，并且经济。在极优选的实施方案中，所述溶剂体系实质上是乙醇或乙醇和水的混合物。溶剂体系优选完全没有乙腈。因此本专利技术保证以“一釜法”制备交联桥大环，一般的说“一釜法”是极有利的，它减少了制造步骤和设备的投资。该优点由于使用本专利技术的方法得到保证，该方法是简单的，经济的，并且在环境可接受性方面得到了改进。本专利技术另一方面涉及制备交联桥多环大环化合物的方法，包括衍生四氮杂环十四烷或特别是非环四胺的一系列步骤，包括使用季铵化试剂季铵化中间体，其中所述步骤使用最少量的所述季铵化试剂。本专利技术进一步涉及制备交联桥多环大环的方法，包括另一种第1步形成双胺的反应使(i)适当的非环四胺和乙二醛反应形成三环多环大环；和(ii)使其和二卤代烷反应，将三环化合物转化为双胺，二卤代烷优选和更一般地选自α，ω-二氯代烷，α，ω-二溴代烷，α，ω-二碘代烷，α，ω-二甲苯磺酰基烷烃及其混合物，更优选α，ω-二溴代烷或α，ω-二甲苯磺酰基烷烃。优选本专利技术的第2步使用少于约15倍的所述季铵化试剂，一般来说约5-10倍所述季铵化试剂是优选的。本文所述“试剂”是物料如步骤A中使用的乙二醛，步骤B中的季铵化试剂，步骤C中的还原剂，它们和大环进行化学反应。除另有说明，本文所述试剂的比例以摩尔表示，因此对于试剂数量“三倍”于大环数量的比例是指用于官能化作用试剂的数量三倍于大环的摩尔数。合适的季铵化试剂是甲基碘，但是本方法包括提供另一环境可接受的季铵化试剂的进一步的改进，进一步说明如下。另一方面本专利技术包括制备交联桥多环大环化合物的方法，包括衍生四氮杂环十四烷或特定的非环四胺的一系列步骤，包括还原二季铵化的中间体的步骤，其中所述步骤使用最少量的还原剂进行，优选所述步骤使用少于约1本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备交联桥大环化合物的方法，包括一系列衍生四氮杂环十四烷或特定非环状四胺的步骤，其中所述一系列步骤使用一种溶剂体系进行。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：GD海勒二世，CM珀金斯，
申请(专利权)人：普罗格特甘布尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]