[发明专利]10-（羧甲基-氨基）-乙基-3-[三叔丁氧甲酰基-四氮杂环十二烷基]及制备方法

权利要求书

1.10-（2-羧甲基-氨基）-乙基-3-[N,N′,N″-三叔丁氧甲酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷基]中间体，其特征在于该中间体的结构式为：

2.根据权利要求1所述10-（2-羧甲基-氨基）-乙基-3-[N,N′,N″-三叔丁氧甲酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷基]中间体的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

10-（2-羧甲基-氨基）-乙基-3-[N,N′,N″-三叔丁氧甲酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷基]中间体的化学反应式如下：

并按以下工艺步骤和工艺参数制备：

1）、N，N′,N″-三对甲苯磺酰基二亚乙基三胺化合物（1）的制备：

在冰浴下，将126g对甲苯磺酰氯溶于300mL丙酮的溶液和91.2g无水碳酸钾溶于200mL水的溶液，滴加到20.6g（0.20mol）二乙烯三胺中，滴加时间1.2～2.0h，滴加完毕后，室温反应4～4.5h，然后将反应物倒入冰水中，再在搅拌下倒入水中，过滤，滤饼用甲醇洗涤后抽滤，真空烘干得N，N′,N″-三对甲苯磺酰基二亚乙基三胺化合物（1）的白色固体103.2g，产率91%；

2）、N，O，O′-三对甲苯磺酰基双（2-羟乙基）胺化合物（2）的制备

在冰浴下，将300mL溶有126g（0.66mol）对甲苯磺酰氯的二氯甲烷溶液滴加到含有21.0g（0.2mol）二乙醇胺和100mL（0.72mol）三乙胺的反应瓶中，控制滴加时间3h，滴加完毕后，室温反应4～4.5h，然后将反应物倒入冰水中，分液，水洗3次，有机相经无水Na₂SO₄干燥，过滤，蒸干滤液得一黄色油状物，经甲醇重结晶后，真空干燥得N，O，O′-三对甲苯磺酰基双（2-羟乙基）胺化合物（2）的白色固体99.7g，收率88%；

3）、1,4,7,10-四对甲苯磺酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷化合物（3）的制备

将N，N′,N″-三对甲苯磺酰基二亚乙基三胺化合物（1）34.4g（0.06mol），N，O，O′-三对甲苯磺酰基双（2-羟乙基）胺化合物（2）34.0g（0.06mol）和25.0g无水碳酸钾加入到300mL干燥的N,N-二甲基甲酰胺中，于温度100～105°C反应3～4h，反应完毕，冷却，抽滤得滤液，蒸出大部分富马酸二甲酯至溶液较混浊后，滴入150～160mL甲醇洗涤，冷却，抽滤，滤饼水洗三次，然后烘干得1,4,7,10-四（对甲苯磺酰基）-1,4,7,10-四氮杂环十二烷化合物（3）30.1g，产率63.7%；

4）、1,4,7,10-四氮杂环十二烷化合物（4）的制备

将1,4,7,10-四（对甲苯磺酰基）-1,4,7,10-四氮杂环十二烷化合物（3）30.0g加入到60mL浓H₂SO₄中，加热待其溶解，于温度110～115°C反应48～50h，反应完毕，在剧烈搅拌下，倒入到200～250mL无水乙醇中，搅拌0.5～1.0h，抽滤，滤饼溶于80～100mL水中，用活性碳脱色，加入40～60mL浓盐酸中煮沸，静置，过滤得白色固体，将此固体溶于30～50mL水中，用氢氧化钾溶液调节pH至强碱性，用氯仿进行3～5次萃取，滤液经无水硫酸钠干燥后，蒸除溶剂，干燥得1,4,7,10-四氮杂环十二烷化合物（4）的白色固体2.62g，产率40%；

5）、N，N′,N″-三叔丁氧甲酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷化合物（5）的制备

将1,4,7,10-四氮杂环十二烷化合物（4）4.5g（26.1mmol）～9.0g（52.2mmol）和三乙胺12.0mL（86.4mmol）～25mL（180mmol）溶于二氯甲烷145～255mL，常温下缓慢滴加二碳酸二叔丁酯17.70g(81.1mmol)～35g(163mmol)的二氯甲烷118～200mL溶液，3h以内滴加完，于室温下搅拌24～25h，减压移除溶剂，柱层析（石油醚∶乙酸乙酯=1∶1）得N，N′,N″-三叔丁氧甲酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷化合物（5）的白色固体10.2～14.78g，产率：56.5%～77.2%；

6）、10-氰-N，N′,N″-三叔丁氧甲酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷化合物（6）的制备

将N，N′,N″-三叔丁氧甲酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷化合物（5）10.68g(22.7mmol)～15.84g(33.7mmol)，K₂CO₃7.64g(55.1mmol)～9.84g(71.0mmol)和KI9.10g(54.7mmol)～12.35g(74.2mmol)加入500ml反应瓶中，再加入185～192mL乙腈，氯乙腈2.02mL（247.1mmol）～4.08mL（499.1mmol），回流反应70～72h，移去溶剂，加入CH₂Cl₂，抽滤，除去无机盐，滤液减压移走溶剂，柱层析（石油醚∶乙酸乙酯=3∶2）得10-氰-N，N′,N″-三叔丁氧甲酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷化合物（6）的白色固体10.35～14.75g，产率89.9%～93.3%；

7）、10-（2-氨基-乙基）-N，N′,N″-三叔丁氧甲酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷化合物（7）的制备

在300mL高压釜中，将7.12～10.20g 10-氰-N，N′,N″-三叔丁氧甲酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷化合物（6）溶于115～150mL事先制备的氨气乙醇饱和溶液中，然后加入0.77～1.08g雷尼镍，置换釜内空气后充入氢气至1.5～1.55Mpa，于温度24.5～26.5°C反应48～50h。滤除催化剂，减压移除溶剂，干燥得10-（2-氨基-乙基）-N，N′,N″-三叔丁氧甲酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷化合物（7）的白色固体6.5～8.3g。产品无需分离，直接用于下一步反应；

8）、N-乙酰氧苯基-3-[N,N′,N″-三叔丁氧甲酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷基]化合物（8）的制备

将10-（2-氨基-乙基）-N，N′,N″-三叔丁氧甲酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷化合物（7）3.3g（6.4mmol）～6.9g（13.4mmol）和三乙醇胺1.4mL（10mmol）～2.8mL（20mmol）加入到100mL～180mL二氯甲烷中，在温度0～0.5°C，搅拌下滴加溴乙酸苄酯1.3mL（8mmol）～2.5mL（16mmol）的6～10mL二氯甲烷溶液，滴加完毕，室温反应48～50h后减压移走溶剂，然后以乙酸乙酯为洗脱剂，柱层析得N-乙酰氧苯基-3-[N,N′,N″-三叔丁氧甲酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷基]化合物（8）的无色粘稠状液体1.8～3.8g，产率41.1%～42.9%（两步产率）；

9）10-（2-羧甲基-氨基）-乙基-3-[N,N′,N″-三叔丁氧甲酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷基]中间体的制备

将N-乙酰氧苯基-3-[N,N′,N″-三叔丁氧甲酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷基]化合物（8）3.0～5.5g和0.85g～1.53g 3%的Pd/C加入到反应瓶中，加入20～80mL甲醇，在1.5Mpa H₂下室温反应3～3.5h，反应后点板检测，原料反应完全，抽滤后除去溶剂，得到10-（2-羧甲基-氨基）-乙基-3-[N,N′,N″-三叔丁氧甲酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷基]中间体白色固体2.1～4.16g，产率81.2%～84.7%；¹H NMR(400MHz,CDCl₃)：δ=3.49-3.32(m,14H),3.07-3.01(m,4H),2.68(s,4H),1.45(s,9H),1.42(s,18H)ppm;¹³C NMR(100MHz,CDCl ₃):δ=170.06,155.26,79.65,79.33,53.83,50.11,49.70,47.63,42.90,41.87,28.54,28.45ppm.HRMS-MS:574.605([M+1]⁺)；10-（2-羧甲基-氨基）-乙基-3-[N,N′,N″-三叔丁氧甲酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷基]中间体的结构式为：

3.根据权利要求1所述10-（2-羧甲基-氨基）-乙基-3-[N,N′,N″-三叔丁氧甲酰基-1,4,7,10-四氮杂环十二烷基]中间体的用途，其特征在于该中间体用于分子探针的化学传感器，太阳能电池和光电器件。