含芳香基的乙二胺四乙酸酰胺衍生物的合成*

陳林渺, 郝志峰, 王雪镅, 余 堅(jiān), 余 林

(廣東工業(yè)大學(xué) 輕工化工學(xué)院,廣東 廣州 510006)

乙二胺四乙酸(EDTA)因含有多個(gè)N, O原子而具有多個(gè)配位點(diǎn)，它能與金屬及其它配體一起組裝，得到具有新穎結(jié)構(gòu)的具有獨(dú)特催化活性、特殊光電磁學(xué)性質(zhì)或者具有仿生和治療作用的簇合物和多維配合物[1，2]。對(duì)EDTA進(jìn)行修飾后的衍生物，可作為放射性金屬的排泄劑應(yīng)用于癌癥放射線化療[3]，也可作為有毒金屬離子的解毒劑而被用于臨床中[4]。另外EDTA及其衍生物也用來(lái)與稀土金屬離子形成配合物作為磁共振診斷的順磁造影劑[5，6]。目前，對(duì)EDTA進(jìn)行修飾的報(bào)道中非芳香氨基衍生物較多，如二甲胺衍生物、二丙胺衍生物、二羥甲吡啶衍生物等，而對(duì)含芳香基團(tuán)的EDTA酰胺衍生物的研究較少。

本文通過(guò)乙二胺四乙酸二酐(1)與氨基芳香酸(2a～2c)進(jìn)行?；磻?yīng),合成了3個(gè)未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道的芳香多羧酸酰胺衍生物(3a～3c, Scheme 1)，其結(jié)構(gòu)經(jīng)UV,1H NMR, IR和元素分析表征。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1．1 儀器與試劑

X-4型數(shù)字顯微熔點(diǎn)儀(溫度計(jì)未校正);島津T-245型紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(MeCN);Varian Mercury plus 400型核磁共振儀(DMSO-d6為溶劑，TMS為內(nèi)標(biāo)); Nicolet 380型傅立葉變換紅外光譜儀(KBr壓片);Vario EL型元素分析儀。

EDTA，鄰氨基苯甲酸(2a),對(duì)氨基苯甲酸(2b),對(duì)氨基苯磺酸(2c), NaOH,鹽酸均為市售化學(xué)純或分析純，使用前未經(jīng)處理。乙酸酐、吡啶、乙醚、DMF, DMAP(4-二甲胺基吡啶),無(wú)水乙醇等使用前經(jīng)過(guò)干燥或者蒸餾。

CompabcRo-CO2Hp-CO2Hp-SO3H

Scheme1

1．2 合成

(1) 1的合成

在圓底燒瓶中加入EDTA 8.00 g, 乙酸酐15 mL和吡啶16 mL,攪拌下于55 ℃反應(yīng)24 h。冷卻至室溫,抽濾，濾餅依次用乙酸酐、冷DMF和乙醚洗滌，DMF-乙醚重結(jié)晶，真空干燥得到白色粉末1，收率80%，m.p.189 ℃～191 ℃(190 ℃[7]); Anal.calcd for C10H12N2O6: C 46.51, H 4.98, N 10.27; found C 46.87, H 4.99, N 10.94。

(2)3的合成(以3a為例)

在三口燒瓶中加入1 2.56 g(10 mmol),2a2.74 g(20 mmol), DMF 20 mL和DMAP 5 mL, N2保護(hù),攪拌下于室溫反應(yīng)30 min，逐步升溫，于40 ℃反應(yīng)24 h。冷卻至室溫，滴入乙醚-乙醇混合溶劑中，出現(xiàn)白色沉淀，過(guò)濾,濾餅干燥得白色粉末;用1 mol·L-1NaOH溶液溶解，過(guò)濾，濾液用稀鹽酸將酸化至pH 4.00,析出白色沉淀，減壓過(guò)濾，濾餅干燥得白色固體3a。

用類(lèi)似方法合成白色固體3b和3c。

3a: 收率75.0%, m.p.215 ℃～217 ℃; UVλ: 227, 252 nm;1H NMRδ: 3.17(s, 2H, NH), 2.94(s, 4H, NCH2), 3.44(s, 8H, CH2CO), 7.01～8.66(m, 4H, ArH), 11.98(s, 4H, CO2H); IRν: 3 187(O-H), 1 739, 1 677(C=O), 1 519(N-H), 1 263(C-N) cm-1; Anal.calcd for C24H26N4O10: C 54.33, H 4.96, N 10.55; found C 53.92, H 4.93, N 11.23。

3b: 收率86.5%, m.p.270 ℃～272 ℃; UVλ: 227 nm;1H NMRδ: 2.08(s, 2H, NH), 2.82(s, 4H, NCH2), 3.48(s, 8H, CH2CO), 7.79～7.88(m, 4H, ArH), 10.68(s, 4H, CO2H); IRν: 3 274(O-H), 3 009(Ar-H), 1 706, 1 685(C=O),1 595(N-H), 1 258(C-N) cm-1; Anal.calcd for C24H26N4O10: C 54.33, H 4.96, N 10.55; found C 54.02, H 4.87, N 10.47。

3c: 收率88.7%, m.p.278 ℃(分解); UVλ: 235, 260 nm;1H NMRδ: 2.08(s, 2H, NH), 1.25(s, 2H, SO3H), 2.89(s, 4H, NCH2), 3.96(s, 8H, CH2CO), 7.52(d, 4H, ArH), 10.30(s, 2H, CO2H); IRν: 3 274(O-H), 3 009(Ar-H), 1 736, 702(C=O), 1 599(N-H), 1 229(C-N) cm-1; Anal.calcd for C22H26N4S2O12: C 43.85, H 4.31, N 9.30; found C 43.50, H 4.02, N 8.96。

2 結(jié)果與討論

合成3時(shí)，需要用弱堿性的有機(jī)堿，使氨基芳香酸中的氨基游離出來(lái)，成為親核試劑，與1發(fā)生親核發(fā)應(yīng)。由于1在有水存在時(shí)易發(fā)生水解，重新生成EDTA，因此在反應(yīng)過(guò)程中，要求反應(yīng)試劑和反應(yīng)裝置保持干燥。另外，2在受熱的空氣中，也容易發(fā)生氧化而呈紅棕色，所以反應(yīng)必須在惰性氣體N2保護(hù)下進(jìn)行。此外，由于產(chǎn)物易溶于堿性溶劑，因此反應(yīng)結(jié)束后，需要調(diào)節(jié)反應(yīng)混合液為酸性，有利于產(chǎn)物以固體析出。在本實(shí)驗(yàn)中，3b和3c的收率比3a高，可能是由于2a的羧基位于氨基的鄰位，由于鄰位效應(yīng)和空間位阻的影響，不利于酰化反應(yīng)進(jìn)行；而2b和2c的羧基和磺酸基位于氨基的對(duì)位，空間位阻影響效果較小，收率較高。

以3a為例，考察了反應(yīng)溫度，反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)液pH對(duì)收率的影響,結(jié)果見(jiàn)表1。由表1可見(jiàn)，反應(yīng)溫度低于30 ℃，?；磻?yīng)速率較慢，收率較低；高于50 ℃，雖然?；磻?yīng)活性最高，但是實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)2a易氧化變色，導(dǎo)致收率減少。合適的反應(yīng)溫度在40 ℃左右,反應(yīng)時(shí)間12 h。 當(dāng)pH=5時(shí)，產(chǎn)物的析出速度比較慢，需要靜置8 h后才慢慢析出；而pH<1時(shí)，產(chǎn)物很快就析出，但是收率較低；pH 3～4 時(shí)，產(chǎn)物析出時(shí)間較短，收率也較高。

表 1 反應(yīng)條件對(duì)3a收率的影響*Table 1 Effect of reaction conditions on the yield of 3a

*反應(yīng)條件同1.2(2)

綜上所述,較適宜的酰化反應(yīng)條件為: 1 10 mmol,n(1) ∶n(2)=1 ∶2, pH 3～4,于40 ℃反應(yīng)12 h。

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