一種嘧啶型手性表面活性劑的合成方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種嘧啶型手性表面活性劑的合成方法，屬于日用化工、醫(yī)藥化工和農(nóng)藥化工等領(lǐng)域。一種嘧啶型手性表面活性劑的合成方法：先利用乙酸酐保護(hù)嘧啶環(huán)上的氨基，制備N4-乙酰基胞嘧啶，再通過(guò)等體積比的二甲基亞砜和水的混合溶劑合成不同鏈長(zhǎng)的嘧啶型手性表面活性劑，最后通過(guò)不同比例甲醇和三氯甲烷的混合溶劑提純制得嘧啶型手性表面活性劑。該表面活性劑合成工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，并將在日用化工、手性藥物識(shí)別與分離、手性農(nóng)藥制劑等領(lǐng)域具有很高的應(yīng)用價(jià)值。
【專利說(shuō)明】一種嘧啶型手性表面活性劑的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種嘧啶型手性表面活性劑的合成方法，屬于日用化工、醫(yī)藥化工和農(nóng)藥化工等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]表面活性劑是指加入少量能使其溶液體系的界面狀態(tài)發(fā)生顯著變化的物質(zhì)。由于其具有固定的親水親油基團(tuán)，在溶液的表面能定向排列，而呈現(xiàn)獨(dú)特的兩親性?；谄浞肿咏Y(jié)構(gòu)，表面活性劑一般分為四大類:陰離子型表面活性劑、陽(yáng)離子型表面活性劑、兩性離子型表面活性劑以及非離子型表面活性劑。目前，表面活性劑的發(fā)展突飛猛進(jìn)，由于其獨(dú)特的乳化性 能、增溶性能、分散作用、起泡作用等，其應(yīng)用領(lǐng)域已從日用化學(xué)工業(yè)發(fā)展到石油、食品、農(nóng)業(yè)、衛(wèi)生、環(huán)境、能源、新型材料等技術(shù)部門。然而表面活性劑在給人們生活、給工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)極大方便的同時(shí)，也給環(huán)境帶來(lái)了污染。
[0003](I)陰離子型表面活性劑由于具有較好的去污、發(fā)泡、分散、乳化、潤(rùn)濕等特性，因而廣泛用作洗滌劑、起泡劑、潤(rùn)濕劑、乳化劑和分散劑。但是由于其分散性能差，容易導(dǎo)致污垢、難降解等原因目前被列為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》基本控制項(xiàng)目之一。
[0004](2)陽(yáng)離子表面活性劑一般用作織物柔軟劑、油漆油墨印刷助劑、抗靜電劑、殺菌劑，但是由于其去污力差、起泡性差、配伍性差、刺激性大、價(jià)格昂貴等原因?qū)е缕鋺?yīng)用范圍受到限制，其作液體洗滌劑時(shí)一般僅應(yīng)用于高檔產(chǎn)品中的輔助表面活性劑。
[0005](3)兩性離子型表面活性劑是指具有兩種離子性質(zhì)的表面活性劑，按化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為:甜菜堿型、氨基酸型、磷酸酯型、咪唑啉型以及其它如高分子、雜原子類等兩性表面活性劑。兩性表面活性劑以其獨(dú)特的多功能性著稱，其具有極好的耐硬水性和耐高濃度電解質(zhì)性、低毒性、低刺激性、良好的乳化性和分散性等優(yōu)點(diǎn)。而其價(jià)格高、洗滌能力差等缺點(diǎn)使其只有在特殊情況下才使用。
[0006](4)非離子型表面活性劑具有良好的增溶、洗滌、抗靜電、刺激性小、鈣皂分散等性能；可應(yīng)用PH范圍比一般離子型表面活性劑更寬廣，一般用作擴(kuò)散劑、勻染劑、半防染劑、乳化劑等。然而由于其較差的起泡性能使得其只能制成液體或半固體狀，由于其耐酸堿、耐高溫、耐氧化劑等特性使得其不易生物降解。
[0007]隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，發(fā)展環(huán)境友好生物相容的功能性手性表面活性劑已經(jīng)引起了人們的廣泛關(guān)注。作為手性識(shí)別材料的表面活性劑主要分為兩大類:一類是天然的手性表面活性劑，另一類是合成的手性表面活性劑。目前，天然的手性表面活性劑主要包括膽酸鹽類、皂苷類以及強(qiáng)心苷類三種，而合成的手性表面活性劑主要包括N-烷基氨基酸類表面活性劑、烷基苷類表面活性劑這兩種。
[0008]胞嘧啶是核糖核酸DNA中重要的堿基之一。胞嘧啶核苷、胞嘧啶核苷酸均可作為升高白細(xì)胞的藥物。同時(shí)，胞嘧啶是精細(xì)化工、農(nóng)藥和醫(yī)藥的重要中間體，特別在醫(yī)藥領(lǐng)域，主要用于合成抗艾滋病藥物及抗乙肝藥物拉米夫定，抗癌藥物吉西他賓、依諾他賓以及5-氟胞嘧啶等，應(yīng)用非常廣泛。然而，由于嘧啶類衍生物的合成工藝復(fù)雜，反應(yīng)原料價(jià)格較高、分離和提純困難等缺點(diǎn)限制了嘧啶型手性表面活性劑的合成及其應(yīng)用，因此發(fā)展簡(jiǎn)易有效的新型嘧啶型手性表面活性劑的合成路線尤為關(guān)鍵。合成嘧啶型表面活性劑的機(jī)理主要是基于Sn2親核取代反應(yīng)。然而，由于親水基團(tuán)具有獨(dú)特的嘧啶環(huán)結(jié)構(gòu)，因而在反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生位阻效應(yīng)，反應(yīng)溶劑的選擇也至關(guān)重要，形成過(guò)渡態(tài)時(shí)的穩(wěn)定性也同樣關(guān)乎反應(yīng)成敗，因此，設(shè)計(jì)有效的核苷堿基型手性表面活性劑合成路線則顯得非常重要。該合成路線將為功能性手性識(shí)別材料及其在生物醫(yī)藥、農(nóng)藥、日化等領(lǐng)域的應(yīng)用提供重要的理論依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提供一種嘧啶型手性表面活性劑的合成方法，先利用乙酸酐保護(hù)嘧啶環(huán)上的氨基，制備N4-乙?；奏ぁＴ僭诘润w積比的二甲基亞砜和水混合溶劑中合成不同鏈長(zhǎng)的嘧啶型手性表面活性劑，最后通過(guò)不同比例的甲醇和三氯甲烷混合溶劑提純制得嘧啶型手性表面活性劑，該表面活性劑合成具有工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，且具有很高的應(yīng)用價(jià)值。
[0010]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，一種嘧啶型手性表面活性劑的合成方法，包括以下步驟:
[0011](I)將胞嘧啶、乙酸酐投入反應(yīng)器中，強(qiáng)烈攪拌4_5h，冷卻，在冰浴條件下放置36-48h，過(guò)濾得到白色固體，用冰水、乙醇洗滌數(shù)次，得到N4-乙?；奏?；
[0012](2)將步驟(1)得到的N4-乙?；奏?、溴代烷基鏈、氫氧化鉀溶于二甲基亞砜和水等體積比的混合溶劑，至N4-乙?；奏ね耆苡诙谆鶃嗧浚訜釛l件下，控制反應(yīng)溫度70°C，強(qiáng)烈攪拌回流48h，反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾得到的白色固體粗產(chǎn)品，用無(wú)水乙醇重結(jié)晶，得到白色產(chǎn)品，用乙醇鈉調(diào)節(jié)PH，得到粗產(chǎn)物；
[0013](3)將步驟(2)得到的粗產(chǎn)物加入甲醇和三氯甲烷的混合溶劑中，在0.01MPa下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，并用乙醇重結(jié)晶，真空干燥24-48h，得白色粉末，即產(chǎn)物。
[0014]進(jìn)一步地，所述胞嘧啶、乙酸酐的摩爾比為1:1.05。
[0015]進(jìn)一步地，所述乙酸酐微過(guò)量。
[0016]進(jìn)一步地，所述N4-乙?；奏?、溴代烷基鏈、氫氧化鉀的摩爾比為1:1.05:1.05。
[0017]進(jìn)一步地，所述溴代烷基鏈和氫氧化鉀微過(guò)量。
[0018]進(jìn)一步地，所述二甲基亞砜和水的投料體積比為1:1。
[0019]進(jìn)一步地，所述甲醇和三氯甲烷的溶劑比為9:1。
[0020]進(jìn)一步地，粗產(chǎn)物與甲醇和三氯甲烷的混合溶劑之間的體積比為1:100。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0022]第一，本發(fā)明設(shè)計(jì)的嘧啶型手性表面活性劑合成方法可分別用于合成不同疏水鏈長(zhǎng)的嘧啶型表面活性劑。胞嘧啶、乙酸酐混合時(shí)投料比為11.1g: 10.7g，即投料摩爾比為1:1.05。該投料比中乙酸酐微過(guò)量，可保證胞嘧啶環(huán)上的氨基充分反應(yīng)，反應(yīng)易于提純。 [0023]第二，N4-乙酰基胞嘧啶、溴代烷基鏈、氫氧化鉀的投料摩爾比為1: 1.05:1.05。該投料比中溴代烷基鏈和氫氧化鉀微過(guò)量，可確保N4-乙酰基胞嘧啶充分反應(yīng)。
[0024]第三，通過(guò)設(shè)計(jì)合成具有不同鏈長(zhǎng)的嘧啶型表面活性劑分子，可調(diào)節(jié)表面活性劑的表面活性，從而擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。特別重要的是，該表面活性劑具有手性，可構(gòu)筑手性膠束、手性仿生細(xì)胞等手性識(shí)別材料，為其在手性藥物分離、手性藥物載體、手性材料合成等方面提供了新型途徑。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是實(shí)施例1中4-氨基-1- 丁基-1H-嘧啶_2_酮(縮寫為C4cyt)的紅外光譜圖，其中A:胞嘧啶，B:溴代正丁烷，C:C4cyt。
[0026]圖2是實(shí)施例1中C4Cyt的熔點(diǎn)圖。
[0027]圖3是實(shí)施例1中C4Cyt的核磁共振氫譜圖，其中A:胞嘧啶，B:C4Cyt。
[0028]圖4是實(shí)施例1中[C4cyt] Cl的表面張力曲線圖。
[0029]圖5是實(shí)施例1中[C4cyt] Cl的圓二色光譜圖(0.01mM)，其中a:胞嘧啶，b: [C4cyt]Cl。
[0030]圖6是實(shí)施例2中4-氨基-1-辛基-1H-嘧啶_2_酮(縮寫為C8cyt)的紅外光譜圖，其中A:胞嘧啶，B:溴代正辛烷，C:C8cyt。
[0031 ] 圖7是實(shí)施例2中C4Cyt的熔點(diǎn)圖。
[0032]圖8是實(shí)施例2中C8Cyt的核磁共振氫譜圖，其中A:胞嘧啶，B:C8Cyt。
[0033]圖9是實(shí)施例2中[C4cyt] Cl的表面張力曲線圖。 [0034]圖10是實(shí)施例2中[C4cyt]Cl的圓二色光譜圖(0.01mM)，其中a:胞嘧啶，b: [C8cyt]Cl。
[0035]圖11是實(shí)施例3中4-氨基-1-十二烷基-1H-嘧啶_2_酮(縮寫為C12cyt)的紅外光譜圖，其中A:胞嘧啶，B:溴代十二烷，C:C12cyt。
[0036]圖12是實(shí)施例3中C4Cyt的熔點(diǎn)圖。
[0037]圖13是實(shí)施例3中C12Cyt的核磁共振氫譜圖，其中A:胞嘧唆，BiC12Cyt0
[0038]圖14是實(shí)施例3中[C4cyt] Cl的表面張力曲線圖。
[0039]圖15是實(shí)施例3中[C4cyt]Cl的圓二色光譜圖(0.01mM)，其中a:胞嘧啶，b: [C12cyt] Cl ο
【具體實(shí)施方式】
[0040]一種嘧啶型手性表面活性劑的合成方法，其特征是，包括以下步驟:
[0041](I)將胞嘧啶、乙酸酐投入反應(yīng)器中，強(qiáng)烈攪拌4_5h，使其溶解。冷卻，在冰浴條件下放置36-48h，過(guò)濾得到白色固體，用冰水、乙醇洗滌數(shù)次，得到N4-乙?；奏?；
[0042](2)將步驟(1)得到的N4-乙?；奏ぁ宕榛?、氫氧化鉀溶于等體積比二甲基亞砜和水的混合溶劑中，只要保證N4-乙?；奏ね耆苡诙谆鶃嗧考纯?，二甲基亞砜和水的混合溶劑稍過(guò)量，加熱條件下，控制反應(yīng)溫度70°C，強(qiáng)烈攪拌回流48h，反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾得到的白色固體粗產(chǎn)品，用無(wú)水乙醇重結(jié)晶，得到白色產(chǎn)品，用乙醇鈉調(diào)節(jié)PH，得到粗產(chǎn)物；
[0043](3)將步驟(2)得到的粗產(chǎn)物加入甲醇和三氯甲烷的混合溶劑中，在0.01MPa下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，并用乙醇重結(jié)晶，真空干燥24-48h，得白色粉末，即產(chǎn)物。
[0044]所述胞嘧啶、乙酸酐的摩爾比為1:1.05。乙酸酐微過(guò)量。
[0045]N4-乙?；奏?、溴代烷基鏈、氫氧化鉀的摩爾比為1:1.05:1.05。溴代烷基鏈和氫氧化鉀微過(guò)量。
[0046]二甲基亞砜和水的投料體積比為1:1。
[0047]甲醇和三氯甲烷的體積比為9:1。
[0048]混合溶劑中二甲基亞砜和水的體積比為等體積比。
[0049]粗產(chǎn)物與甲醇和三氯甲烷混合溶劑體積比為1:100的比例關(guān)系。
[0050]實(shí)施例1
[0051]4-氨基-1- 丁基-1H-嘧啶-2-酮的合成:
[0052]I)將胞嘧啶、乙酸酐以投料比為11.1g: 10.7g投入IOOmL圓底燒瓶中，強(qiáng)烈攪拌4_5h，使其溶解。冷卻，在冰浴條件下放置36-48h。過(guò)濾得到白色固體，用冰水、乙醇洗滌數(shù)次，得到N4-乙?；奏ぁ?br> [0053]2)將上步得到的N4-乙?；奏?、溴代正丁基、氫氧化鉀以1:1.05:1.05的摩爾比溶于二甲基亞砜和水的混合溶劑中，加熱條件下，控制反應(yīng)溫度70°C，強(qiáng)烈攪拌回流48h。反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾將得到的白色固體粗產(chǎn)品用無(wú)水乙醇重結(jié)晶，得到白色產(chǎn)品，用乙醇鈉調(diào)節(jié)pH，得到粗產(chǎn)物。
[0054]3)將粗產(chǎn)物加入甲醇和三氯甲烷的混合溶劑中，在0.01MPa下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，并用乙醇重結(jié)晶，真空干燥24-48h，得白色粉末，即產(chǎn)物，命名為4-氨基-1-丁基-1H-嘧啶-2-酮，縮寫為C4cyt，產(chǎn)率為65%。
[0055]
【權(quán)利要求】
1.一種嘧啶型手性表面活性劑的合成方法，其特征是，包括以下步驟: (1)將胞嘧啶、乙酸酐投入反應(yīng)器中，強(qiáng)烈攪拌4-5 h，冷卻，在冰浴條件下放置36 - 48h，過(guò)濾得到白色固體，用冰水、乙醇洗滌數(shù)次，得到N4-乙酰基胞嘧啶； (2)將步驟(1)得到的N4-乙酰基胞嘧啶、溴代烷基鏈、氫氧化鉀溶于二甲基亞砜和水等體積比的混合溶劑中，加熱條件下，控制反應(yīng)溫度70 °C，強(qiáng)烈攪拌回流48 h，反應(yīng)結(jié)束后，過(guò)濾得到的白色固體粗產(chǎn)品，用無(wú)水乙醇重結(jié)晶，得到白色產(chǎn)品，用乙醇鈉調(diào)節(jié)PH，得到粗產(chǎn)物； (3)將步驟(2)得到的粗產(chǎn)物加入甲醇和三氯甲烷不同體積比的混合溶劑中，在0.01MPa下旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，并用乙醇重結(jié)晶，真空干燥24 - 48 h，得白色粉末，即產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嘧啶型手性表面活性劑的合成方法，其特征是，所述胞嘧啶、乙酸酐的摩爾比為1:1.05。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的嘧啶型手性表面活性劑的合成方法，其特征是，所述乙酸酐微過(guò)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嘧啶型手性表面活性劑的合成方法，其特征是，所述N4-乙酰基胞嘧啶、溴代烷基鏈、氫氧化鉀的摩爾比為1: 1.05:1.05。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的嘧啶型手性表面活性劑的合成方法，其特征是，所述溴代烷基鏈和氫氧化鉀微過(guò)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嘧啶型手性表面活性劑的合成方法，其特征是，所述二甲基亞砜和水的投料體積比為1:1。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嘧啶型手性表面活性劑的合成方法，其特征是，所述甲醇和三氯甲烷的溶劑比為9:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嘧啶型手性表面活性劑的合成方法，其特征是，所述粗產(chǎn)物與甲醇和三氯甲烷混合溶劑的體積比1:100。
【文檔編號(hào)】B01F17/32GK104003945SQ201410259718
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】丁元華, 汪璐璐 申請(qǐng)人:揚(yáng)州大學(xué)