新型大环醚的合成——1,7-N,N′双取代-1,7-二氮-4,10,13-三氧环十五烷的合成

我们曾报道1,10-N,N’-双取代-1,10-二氮-4,7,13,16-四氧环十八烷(1)及1,7-N,N’-双取代-1,7-二氮-4,10-二氧环十二烷(2)二类大环聚醚的合成及其对碱金属离子的络合性能。     

新型大环聚醚的合成及络合性能

Pedersen~([1])于1967年在日本举行的第十次国际络合物会议上,报道了冠醚具有络合碱金属与碱土金属离子等的独特性能。此后,冠醚在化学及生化等领域中都得到了广泛的应用~([2-7])。1969年Lehn~([8])报道了具有三度空间结构的穴醚化合物,它具有比冠醚更强的络台性和选择性。但穴醚要以氮原子为桥头,合成路线长,得率低,成本高。目前不少学者~([9-10])对开链聚醚进行了研究,但这类化合物的选择性差。我们设想,在具有络合性能的底环上,接上有供电杂原子的侧链,侧链末端再接上烷基,可合成一类络合性能既好,选择性又高的新型大环聚醚。这类聚醚的通式见图式1。     

新型冠醚的质谱研究

以2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧自由基为模型化合物, 测定了32种二元混合溶剂体系在溶剂摩尔比变化时氮氧蝠由基的电子蝠旋共振谱. 发现对不同的溶剂体系, 各向同性超精细分裂常数An 随溶剂摩尔数变化的规律变化时氮氧蝠由基的电子蝠旋共振谱. 发现对不同的溶剂体系, 各向同性超精细分裂常数An 随溶剂摩尔数变化的规律性偶极顺磁性分在混合溶剂中也存在着优先溶剂化现象, 对这些现象进行了极步讨论.     

碱金属萃取化学的研究 Ⅲ.弱酸性偶氮螯合剂化学结构对萃取锂的性能影响

本文通过对-取代苯基偶氮-2-萘酚及邻-取代苯基偶氮-芳香酚两种类型共十一种螯合剂与TOPO(或TRPO)协草锂的性能研究及HMO计算,讨论了该类螫合剂与中性协萃剂协萃锂时的结构效应。结果表明:(1)对-取代苯基偶氮-2-萘酚类赘合剂的苯基偶氮的配键N原子的电荷密度q_N与羟基氧原子的电荷密度qo_H无明显变化,萃取能力只受螯合剂pK_a的影响,协萃锂的表观平衡常数随整合剂pK_a值的下降而上升;(2)邻苯基偶氮-芳香酚类螯合剂由HMO计算表明,它们的羟基氧原子的电荷密度qo_H、配键N原子的电荷密度q_N及pk_a值都发生明显的变化,它们与TRPO的协萃能力随配键强度的增加而上升,并随PK_a值的上升而下降,其中最合适的结构是1-OH-2-(C_6H_5N=N)-C_(10)H_6,它的Pk_a值较小,q_N适中,所以协萃能力最大。相反,1-(C_6H_5N=N)-8-OH-C_(10)H_6的q_N最小,pK_a居中,协萃能力最小;(3)螯合物的稳定性主要由配键控制。因此,以螯合物分子的内氢键强度Δδo_H来量度配键强度,发现螯合剂萃取锂的分配系数随其分子的Δδ_OH/pk_a值的增大而递增。     

碱金属萃取化学的研究 III:弱酸性偶氮螯合剂化学结构对萃取锂的性能研究

The synergistic extractic extraction of lithium with a solution of o-phenylazophenols (HAX) and trioctylphosphine oxide (TOPO) or other trialkylphosphine oxide (TRPO, R = C8-10) in o-dichlorobenzene from aqueous solution of lithium hydroxide was reported. The structural effect of o-phenylazophenols on extraction of lithium has been examined. In the case of 1-(p-X-phenylazo)-2-naphthols, the HMO calculation shows that the charge density of azo nitrogen atom(the donor atom, denote azo N) and hydroxyl oxygen atom does not very apparently, so that the stability of their chelates with lithium has no obvious variations as well. In this case their ability to extract lithium is chiefly governed by the pKa. of the compound. The results of extraction prove that there is a linear correlation between the extraction constant Kex and pKa. However, for the second group of chelating agents, the change of their structure leads to the change of the change of both pKa and stability of chelates. The results of extraction and HMO calculation show that the stability of chelates is mainly influenced by the strength of the coordination bond, i.e. the larger the charge density of azo N (qN), the more stable the chelate will be. Therefore, their ability to extract lithium is roughly directly proportional to the stability of chelates and inversely to the pKa. the strength of coordination bond for the chelates can be experimentally measured by means of the strength of intramolecular hydrogen bond of chelating agent, ΔδOH (the diference of chemical shift of hydroxyl proton in free and bonded state). Therefore, the ratio, ΔδOH/pKa, can be used to evaluate the extraction ability of chelating agents to lithium. We find that it is approximately proportional to the distribution ratio (D).     

β-双酮系化合物的核磁共振谱研究

本文研究了二十六种β-双酮系化合物的核磁共振谱。分析讨论了主要基团的化学位移。还讨论了中两个甲基在化学上不等性是由于结构呈晾式,而不是呈偶氮式。从3-位质子的化学位移分析表明,R¹、R²和R³的电负性是影响3-位质子化学位移的主要原因,空间效应则是很小的。我们认为R¹、R²和R³的电负性和空间效应对烯醇化都有显著作用。最后,讨论了实验结果与Shapet'ko计算结果的一致性和烯醇化的方向性,并用Shapet'ko的结果推算出一些化合物中R³对δ_OH的贡献。     

新型大环聚醚的合成及配位性能

本文报道一类新型大环聚醚的合成.在以1,7-二氧杂-4,10-二氮杂环十二烷(1a)及1,7,10,16-四氧杂-4,13-二氮杂环十八烷(1b)中的两个仲胺上进行含醚键的卤代烷取代反应,获得一批带有两个含有侧链醚键的新型冠醚.以碳酸钾为缩合剂,所得冠醚碱金属配合物经酸分解及四甲基氢氧化铵处理后,得游离的大环聚醚. 用溶解度法初步测定了这类冠醚对碱金属的配位性能.结果指出,其母环及侧链上氧原子数的多少及碱金属离子半径的大小均影响配合物的稳定性,其中有些冠醚对碱金属有良好的配位能力,有的还具有优异的选择性,例如N,N′-β-甲氧基乙基-1,7-二氧杂-4,10-二氮杂环十二烷(13a)对钾及钠离子的选择比大于18-c-β,并比4,4′(5′)-二甲基苯并-30-c-10还高.