1,4,7,10-四氦雜環(huán)十二烷(cyclen)及其衍生物可用于制備醫(yī)療診斷磁共振成像的造影劑和放射性顯影劑,與重金屬形成的配合物還可以作為X射線造影劑。1,4,7,10-四氮環(huán)十二烷四鹽酸鹽是其鹽酸鹽的形式，1,4,7,10-四氮環(huán)十二烷及其衍生物等多氨雜大環(huán)是繼冠醚、穴醚之后的又一類具有特殊配位性能的功能型配體,由于它們的骨架結(jié)構(gòu)與葉綠素、血紅索及許多生物酶具有相似性,因此可應(yīng)用于化學(xué)模擬、分子識別、分子磁體以及生物、化學(xué)反應(yīng)催化劑等。
1,4,7,10-四氮環(huán)十二烷四鹽酸鹽的合成非常困難,雖然經(jīng)過幾十年的努力,合成方法有了很大的發(fā)展,目前文獻報道的1,4,7,10-四氮環(huán)十二烷四鹽酸鹽的實驗室合成方法主要有6種：Stetter法、Richman-Atkins法、Weisman-Reed法、乙二醛縮合法、草酸二乙酯縮合法以及縮醛法。但是仍未找出能很好地適用于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的理想方法,致使其價格居高不下。
合成方法[1]
一、N,O,O'-三(對甲苯磺酰基)雙(2-羥乙基)胺(1)的合成
向裝有電磁攪拌、水浴冷卻裝置、干燥管保護的冷凝回流管、滴液漏斗及水銀溫度計的500mL三口瓶中加入10.5g(0.1mol)二乙醇胺和50mL(0.36mol)三乙胺,在水浴中攪拌下滴入150mL溶有63g(0.33mol)對甲苯磺酰氯的二氯甲烷溶液,滴加時間2h,此間有白色固體析出。滴完后室溫反應(yīng)4h,經(jīng)TLC檢測反應(yīng)完全,將反應(yīng)物傾入500mL冰水中。分出有機相,水洗3次,加入20g無水硫酸鈉干燥后,過濾,濾液蒸除(旋蒸)二氯甲烷,得一黃色油狀物。在甲醇中重結(jié)晶后,過濾,50℃真空烘干,得白色固體51.0g,收率90.0%。
二、N,N',N"-三(對甲苯磺酰基)二亞乙基三胺(2)的合成
向裝有電動攪拌、冰水浴冷卻裝置、兩個用干燥管保護的恒壓滴液漏斗和水銀溫度計的500mL四口瓶中加入10.3g(0.10mol)二乙烯三胺，在水浴中攪拌下同時滴加150mL溶有63g對甲苯磺酰氯的丙酮溶液和100mL溶有45.6g無水碳酸鉀的水溶液,滴加時間為45min。滴完后室溫攪拌2h,然后在攪拌下傾入水中,過濾,收集沉淀,濾餅用90mL甲醇+90mL乙醇重結(jié)晶,過濾、烘干,得白色固體52.3g,TLC檢測顯示為純物質(zhì),收率92.4%。
三、1,4,7,10-四(對甲苯磺?；?-1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷(3)的合成
向裝有電磁攪拌、油浴加熱、滴液漏斗和減壓蒸餾裝置的500 mL三口瓶中,加入34.0g(0.060mol)N,N',N"-三(對甲苯磺酰基)二亞乙基三胺、34.4g(0.060mol)N,O,O-三(對甲苯磺?；?雙(2-羥乙基)胺、24.9g<0.180mol)無水碳酸鉀(經(jīng)研磨成粉末)和300mL新鮮經(jīng)干燥的DMF,100℃反應(yīng)2h,經(jīng)TLC檢測反應(yīng)不再變化,放冷、過濾除去無機鹽,濾液蒸出DMF至較混濁后(蒸出約220mL DMF),滴入150mL甲醇,加熱至甲醇稍有回流,放冷過濾,濾餅用甲醇(25mLx2)洗后返回瓶中,用300mL水攪拌洗滌2~3h后過濾,濾餅水洗,然后烘干得33.6 g,收率71.0%。
四、1,4,7,10-四氮環(huán)十二烷四鹽酸鹽(cyclen?4HCI)(4)的合成
向裝有用干燥管保護的冷凝回流管、電磁攪拌和油浴加熱裝置的250mL梨形瓶中加人30g 1,4,7,10-四(對甲苯磺酰基)-1,4,7,10-四氨雜環(huán)十二烷、60mL 97%濃硫酸,在100℃油浴中反應(yīng)48h。放冷至室溫,在冰水浴冷卻、攪拌下滴加200mL無水乙醇,析出大量白色固體,減壓過濾，濾餅用無水乙醇充分洗滌,抽干后轉(zhuǎn)人瓶中,加入80mL水,置于油浴90℃加熱攪拌,使殘留的乙醇揮發(fā)至溶液變清，冷至80℃以下后,加入4g活性炭,加熱回流20min。過濾,濾液冷卻后,加入40mL濃鹽酸,冷卻結(jié)晶,過濾、水洗,濾餅烘干得1,4,7,10-四氮環(huán)十二烷四鹽酸鹽8.5g。TLC檢測顯示為一點，m.p.255~258℃。母液濃縮至20~30mL,有固體析出,加入10mL濃鹽酸,冷凍過夜,過濾,水洗后點板顯示為產(chǎn)物,烘干得1,4,7,10-四氮環(huán)十二烷四鹽酸鹽1.8g，m.p.256~260℃?？偸章?5.2%。
參考文獻
[1]張逸偉,何偉彪,陳海權(quán). 1,4,7,10-四氮雜環(huán)十二烷的合成方法研究[J]. 化學(xué)試劑,2007,29(11):673-675,678. DOI:10.3969/j.issn.0258-3283.2007.11.011.