專(zhuān)利名稱(chēng)：純化葫蘆脲的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及從混合物中，優(yōu)選從進(jìn)一步包括其他葫蘆脲形式的混合物中純化葫蘆脲的方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，在分子識(shí)別和水性自組裝領(lǐng)域，人們廣泛研究了葫[η]環(huán)聯(lián)脲(CB[n])家 族，I。作為CB[n]家族一員的CB[7]比CB[6]和CB[8]具有顯著更高的水溶性，且比其他水溶成員CB[5]具有更大的結(jié)合腔，2。近期報(bào)告表明CB[7]是優(yōu)異的結(jié)合和穩(wěn)定多種小分子如熒光染料很好的主體，3，其控制客體分子的聚集體形成(aggregate formation),4，以及用于捕光系統(tǒng)(light-harvesting system),5。然而，限制CB[7]的研究和應(yīng)用的主要缺點(diǎn)是難于從合成的CB[n]同系物混合物中分離和純化。傳統(tǒng)的CB[7]分離方法基于CB[n]在不同溶劑，如丙酮/水和甲醇/水混合物中的不同溶解度，這將CB[7]的總體產(chǎn)率限制在3%以下，6，7，Nau等人。文獻(xiàn)8報(bào)導(dǎo)了更直接的制備方法，其通過(guò)控制甲醛、甘脲和硫酸的直接反應(yīng)，然后是基于CB[7]在丙酮/水混合物中的溶解度的類(lèi)似分離方法。該方法具有顯著更好的產(chǎn)率和更高的純度，然而，分離和純化仍然主要基于不同混合溶劑的溶解度差異。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)分離路線，難于獲得高純度CB[7]，因?yàn)镃B[5]和CB[7]在混合溶劑系統(tǒng)(丙酮/水或甲醇/水)中都具有低溶解度，要求多重基于溶劑的分離循環(huán)。Isaacs等人報(bào)導(dǎo)的另一種分離方法使用柱色譜法，其使用強(qiáng)酸性洗提液HCO2H(88%)=HCl (O. 2M) (l:lv/v),[9]0這是高度有毒的方法，其產(chǎn)生酸性產(chǎn)物并可限制放大的可能性。已經(jīng)描述了使用烷基咪唑鹽與葫蘆脲化合物形成絡(luò)合物，但該公開(kāi)是在本申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)日之后做出的。下面報(bào)導(dǎo)便于獲得純葫蘆脲材料的新葫蘆脲分離方法，利用主-客絡(luò)合物以可控方式可逆締合和解離，其本質(zhì)上更環(huán)境友好并適于大規(guī)模純化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了從混合物中純化葫蘆脲的方法。該方法包括在葫蘆脲和葫蘆脲客體之間形成絡(luò)合物的步驟。該絡(luò)合物改變了葫蘆脲的物理和/或化學(xué)特性，其允許絡(luò)合物與混合物的至少一種其他組分分離。因此，在本發(fā)明的第一方面中，提供了從混合物純化葫蘆脲的方法，該方法包括以下步驟提供包括葫蘆脲和至少一種其他組分的混合物；將葫蘆脲客體引入混合物中，因而在客體和葫蘆脲之間形成客體-主體絡(luò)合物；從混合物中至少一種組分分離客體-主體絡(luò)合物，從而從其他組分純化葫蘆脲。該混合物包括至少一種葫蘆脲，至少一種其他組分和溶劑。一種或更多葫蘆脲客體加入到混合物中，因而在一種客體或多種客體和葫蘆脲之間形成客體-主體絡(luò)合物。因此，該方法包括如下步驟提供溶劑中包括葫蘆脲和至少一種其他組分的混合物；將一種或多種葫蘆脲客體引入混合物中，因而在一種或多種客體和葫蘆脲之間形成客體-主體絡(luò)合物； 與混合物及可選地溶劑中的至少一種組分分離客體-主體絡(luò)合物，從而從其他組分純化葫蘆脲?；旌衔飪?yōu)選是水性混合物。葫蘆脲優(yōu)選是CB[7]。其他組分優(yōu)選是CB[5]。在可替換的實(shí)施例中，葫蘆脲是CB [8]，而其他組分是CB [6]，或葫蘆脲是CB [6]，而其他組分是CB [8]。葫蘆脲客體優(yōu)選是離子液體，且最優(yōu)選是化合物，包括鹽，包含咪唑部分。本發(fā)明也提供通過(guò)本發(fā)明方法獲得的葫蘆脲。本發(fā)明還提供了混合物，其包括葫蘆脲與離子液體的絡(luò)合物，并進(jìn)一步包括另一種葫蘆脲。


圖I是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例從混合物純化葫蘆脲方法的示意圖。該混合物包括CB [7]和CB [5]，且CB [7]客體是I-烷基-3-甲基咪唑。圖2示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例從混合物中純化葫蘆脲的分步過(guò)程。在每個(gè)步驟，組分被完全分離。起始材料(2g)含CB[7] (80%)和CB[5] (12%)，并產(chǎn)生I. 41g純CB[7]。收集剩余溶液并通過(guò)步驟(5)進(jìn)一步純化CB[5](步驟(5)的產(chǎn)率是46%)。[Cnmim]X是步驟
(3)(4) (5)中產(chǎn)生的廢液中提取的。圖3示出CB [7] -[Cnmim]Br絡(luò)合物(頂部)和CB [7] -[C4mim]Br絡(luò)合物(底部)隨時(shí)間解離的IH NMR譜(在20%的DCl，CB [7]峰值(星)在3. 7和2. 4ppm處)。點(diǎn)(峰值在1.9ppm)表示咪唑中甲基的質(zhì)子，其他為CB[7]中咪唑的結(jié)合峰。正方形表示MeOH的甲基質(zhì)子。
具體實(shí)施例方式發(fā)明人已經(jīng)確定了一種方法，其中客體分子可用于與葫蘆脲產(chǎn)生客體-主體絡(luò)合物(配合物，complex).客體-主體絡(luò)合物相對(duì)未絡(luò)合的葫蘆脲改變了物理和/或化學(xué)特性。物理和/或化學(xué)特性的變化可用來(lái)從還包括另一組分的混合物純化葫蘆脲作為客體-主體絡(luò)合物。純化后，客體-主體絡(luò)合物可選地去絡(luò)合從而獲得葫蘆脲。該混合物包括葫蘆脲，其他組分和溶劑，優(yōu)選為水。因此，本發(fā)明的方法特別涉及從無(wú)溶劑組分中分離葫蘆脲。然而，本文所述的方法也可用于從其他組分和溶劑中分離葫蘆脲。
本發(fā)明的方法包括使用兩種客體分子形成客體和葫蘆脲之間的客體-主體絡(luò)合物。說(shuō)明書(shū)中提到的一種葫蘆脲客體因此可以當(dāng)作在說(shuō)兩種客體，其能夠與葫蘆脲形成絡(luò)合物?？腕w可以相同或不同。在優(yōu)選實(shí)施例中，客體-主體絡(luò)合物的溶解度不同于葫蘆脲的溶解度。 混合物可以是水性混合物。在一個(gè)實(shí)施例中，混合物包括另一種葫蘆脲結(jié)構(gòu)，且該方法涉及這些結(jié)構(gòu)的分離。葫蘆脲客體用于與葫蘆脲生成客體-主體絡(luò)合物。葫蘆脲客體對(duì)于葫蘆脲的選擇性超過(guò)對(duì)混合物中其他組分的選擇性。例如，葫蘆脲客體對(duì)于葫蘆脲的選擇性超過(guò)對(duì)混合物中另一種葫蘆脲的選擇性。葫蘆脲在一個(gè)實(shí)施例中，葫蘆脲是CB[6]、CB[7]、CB[8]、CB[10]、*CB[12]化合物。優(yōu)選 葫蘆脲是CB[6]、CB[7]、或CB[8]化合物，最優(yōu)選是CB[7]化合物。在一個(gè)實(shí)施例中，其他組分是另一種葫蘆脲。其他葫蘆脲優(yōu)選是具有不同數(shù)目的重復(fù)甘脲單元的化合物。在其他實(shí)施例中，葫蘆脲和其他葫蘆脲組分可以是另一種葫蘆脲的變體和/或衍生物。因此，本發(fā)明也涉及從其他形式的葫蘆脲中分離葫蘆脲。CB[5]和/或CB[7]可基于在水中的溶解度與CB[6]和/或CB[8]分離。CB[5]和CB [7]可溶于水，而CB [6]和CB [8]則不溶。某些實(shí)施例中，本文所述的方法涉及從CB [7]分離CB [5]，從CB [8]分離CB [6]。本發(fā)明的方法可與這些從CB [6]和/或CB [8]分離CB [5]和/或CB [7]的方法結(jié)合使用。在一個(gè)實(shí)施例中，葫蘆脲是CB[7]化合物，且另一組分是CB[5]化合物。從CB [5]分離CB [7]特別困難，因?yàn)檫@些葫蘆脲化合物在水中的溶解度非常接近(20-30mM)。因此，這些化合物通常共結(jié)晶或一起作為混合物從溶液中析出。因此本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)有用的分離這些特殊葫蘆脲化合物的方法，其基于選擇性形成CB[7]與客體分子的絡(luò)合物?？腕w分子基本不與CB[5]相互作用。在一個(gè)實(shí)施例中，葫蘆脲是CB[6]化合物，而其他組分是CB[8]化合物。在一個(gè)實(shí)施例中，葫蘆脲是CB[8]化合物，而其他組分是CB[6]化合物。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)基于選擇性形成客體和CB[6]或CB[8]的絡(luò)合物，分離這些特殊葫蘆脲化合物的有用方式。葫[7]環(huán)聯(lián)脲(CB[7])是具有7個(gè)重復(fù)的甘脲單元的桶形容器分子(barrelshaped container molecule)
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O提到葫蘆脲也可包括葫蘆脲的變體或衍生物。例如，葫蘆脲的變體也可包括具有一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)、或更多結(jié)構(gòu)上類(lèi)似于甘脲的重復(fù)單元的結(jié)構(gòu)。重復(fù)單元可包括乙基脲單元。其中所有單元都是乙基脲單元，變體是半葫蘆脲。例如CB[12]的變體是半葫[12]環(huán)聯(lián)脲(如下所示)。
權(quán)利要求
1.一種從混合物純化葫蘆脲的方法，所述方法包括以下步驟 提供在溶劑中包括所述葫蘆脲和至少一種其他組分的混合物； 將一種或多種葫蘆脲客體引入到所述混合物中，因而在所述一種或多種客體和所述葫蘆脲之間形成客體-主體絡(luò)合物； 從所述混合物中的至少一種組分分離所述客體-主體絡(luò)合物，從而從其他組分純化所述葫蘆脲。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述葫蘆脲是葫[7]環(huán)聯(lián)脲。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的方法，其中所述其他組分是葫[5]環(huán)聯(lián)脲。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中所述葫蘆脲是葫[6]環(huán)聯(lián)脲或葫[8]環(huán)聯(lián)脲。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述其他組分是葫[8]環(huán)聯(lián)脲，其中所述葫蘆脲是葫[6]環(huán)聯(lián)脲，或所述其他組分是葫[6]環(huán)聯(lián)脲，其中所述葫蘆脲是葫[8]環(huán)聯(lián)脲。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中引入葫蘆脲客體，且所述葫蘆脲客體是離子性液體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述分離步驟包括離子交換的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或權(quán)利要求7所述的方法，其中所述離子性液體是化合物，所述化合物包含選自以下物質(zhì)組成的列表的下列組中的一種 咪唑部分； 吡啶部分； 喹啉部分； 嘧啶部分； 吡咯部分；以及 季吡咯烷部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述離子性液體是包括咪唑部分的化合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述化合物是I-烷基-3-烷基咪唑鹽，其中每個(gè)烷基基團(tuán)被獨(dú)立地可選取代。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述化合物是I-烷基-3-甲基咪唑鹽，其中I-烷基基團(tuán)被獨(dú)立地可選取代。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述化合物是I-乙基-3-甲基咪唑鹽、I-丁基-3-甲基咪唑鹽、或I-萘基甲基-3-甲基咪唑鹽。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述混合物是水性混合物。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括去絡(luò)合分離的客體-主體絡(luò)合物，并從所述客體純化所述葫蘆脲的步驟。
15.一種混合物，包括葫蘆脲與離子性液體的絡(luò)合物，并進(jìn)一步包括另一種葫蘆脲。
全文摘要
本發(fā)明提供了從混合物中純化葫蘆脲的方法。該方法包括形成葫蘆脲和葫蘆脲客體之間絡(luò)合物的步驟。該絡(luò)合物改變葫蘆脲的物理和/或化學(xué)特性，這允許絡(luò)合物與混合物中至少一種其他組分分離。該混合物包括葫蘆脲，其他組分和溶劑。
文檔編號(hào)C08G73/06GK102812030SQ201080064589
公開(kāi)日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者奧倫·亞歷山大·謝爾曼, 焦德智, 趙楠 申請(qǐng)人:劍橋?qū)崢I(yè)有限公司