光学活性n-(s)-((n-(r)-1-苯乙酰胺)-吡咯烷)-丙烯酰胺及合成和应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及的是一种有机化合物及合成和应用方法，具体地说是是一种新的手性 化合物N- (S) - ((N- (R) -1-苯乙酰胺）-吡咯烷）-丙烯酰胺及合成和应用方法。
【背景技术】
[0002] 手性是自然界的基本属性之一，在生命现象和活动中扮演着重要的角色，同时在 许多科学领域也扮演者重要角色，手性化合物的数量不断增长，应用领域也逐渐拓宽。近 年来对于手性化合物的合成受到了广泛的关注，尤其是在2001年，来自美国和日本的3 位化学家被授予了诺贝尔化学奖，他们在手性催化、不对称合成等领域取得了重大的研 究成果，极大的推动了手性化合物研究的发展，手性化合物的合成已成为整个有机化学 领域的热点和前沿，代表了 21世纪有机合成化学发展的方向。手性化合物主要来源包 括：（1)天然手性化合物；(2)不对称合成手性化合物；（3)通过外消旋化合物的拆分获 得。手性化合物在各个领域中的应用都很重要，例如对于外消旋化合物的分离（Tomoyuki Ikai, Chiyo Yamamoto, Masami Kamigaito, Yoshio Okamoto. Immobilized polysaccharide derivatives: chiral packing materials for efficient HPLC resolution, Chem. Rec.，2007, 7:91 - 103)、阴离子识别（Ryosuke Sakai, Shota Okade, Eric B. Barasa, Ryohei Kakuchi, Magdalena Ziabka, Satoshi Umeda, Katsuyuki Tsuda, Toshifumi Satoh, Toyoji Kakuchi. Efficient colorimetric anion detection based on positive allosteric system of urea-functionalized poly (phenylacetylene)receptor. Macromolecul es, 2010, 43:7406 - 7411.)、不对称合成中的聚合物基催化剂（Shinichi Itsuno. Chiral polymer synthesis by means of repeated asymmetric reaction. Prog. Polym. Sci.，2005, 30:540 - 558)等。早在1974年，Blaschke就报道了带有光学活性侧链的聚丙 烯酰胺对于扁桃酸具有手性识别能力，在那以后，许多手性聚丙烯酰胺和聚甲基丙烯酰胺 作为高效液相色谱（HPLC)的手性固定相来拆分手性药物，包括沙利度胺等。因此，光学活 性丙烯酰胺类化合物的研究受到了广泛的关注，它们在手性识别、不对称合成和手性催化 等领域具有广泛的潜在应用前景。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种稳定的、具有光学活性的光学活性 N- (S) - ((N- (R) -1-苯乙酰胺）-吡咯烷）-丙烯酰胺。本发明的目的还在于提供一种操作简 单、反应条件温和、副产物少的光学活性N-(S)-((N-(R)_1-苯乙酰胺）_吡咯烷）_丙烯酰 胺的合成方法。本发明的目的还在于提供一种光学活性N- (S) - ((N- (R) -1-苯乙酰胺）-吡 咯烷）_丙烯酰胺作为阴离子识别受体的应用方法。
[0004] 本发明的目的是这样实现的：
[0005] 本发明的光学活性N- (S) - ((N- (R)-1-苯乙酰胺）-吡咯烷）-丙烯酰胺（APEPCA)， 的化学结构式为：
[0006]
[0007] 本发明的光学活性N-(S)-((N-(R)_1-苯乙酰胺）_吡咯烷）_丙烯酰胺具有如下 特征：
[0008]熔点为115°C;比旋光度-拉(C=ImgzmU 1HF)
[0009] 本发明的光学活性N-(S)-((N-(R)_1-苯乙酰胺）_吡咯烷）_丙烯酰胺是通 过两步反应合成的，其中第一步反应以（S)-脯氨酸和丙烯酰氯为原料，在碱性条件下 反应制备中间体（S) -1-丙稀酰基P比略烧-2-羧酸；第二步反应以中间体（S) -1-丙稀 酰基吡咯烷-2-羧酸和R_(+)_ a -甲基苄胺为原料，在碱性条件下反应制备目标产物 N-(S) _((N-(R)-1-苯乙酰胺）_吡咯烷）_丙烯酰胺。具体反应流程如下：
[0010] ⑴低温（〇°C)、常压下，（S)-脯氨酸、丙烯酰氯、氢氧化钠摩尔比为1:0.9~ 1. 1:2. 5的比例反应制备中间体（S)-I-丙烯酰基吡咯烷-2-羧酸，
[0011] 将（S)-脯氨酸、氢氧化钠溶解于去离子水中，其中（S)-脯氨酸的浓度为0. 5~ lmol/L，缓慢滴加丙烯酰氯，滴加结束后于0°C冰水浴中反应Ih ;反应结束后，用6mol/L的 盐酸进行酸化，然后用二氯甲烷进行萃取，收集有机相并旋转蒸发除去溶剂，最后在乙酸乙 酯中重结晶得到纯净的中间体（S)-I-丙烯酰基吡咯烷-2-羧酸；
[0012] (2)在低温（(TC )、常压下，由中间体（S)-I-丙烯酰基吡咯烷-2-羧酸、 R-(+)_a -甲基苄胺、三乙胺、催化剂组分丨、催化剂组分2摩尔比为1:0. 9~2:2:1. 1:1. i 的比例进行反应，
[0013] 将中间体（S)-I-丙烯酰基吡咯烷-2-羧酸、催化剂组分1、三乙胺溶解在溶剂二氯 甲烷中，其中（S)-I-丙烯酰基吡咯烷-2-羧酸的浓度为0.2~lmol/L。在0°C条件下，缓 慢加入催化剂组分2,搅拌2h，滴加R-(+)_ a -甲基苄胺，反应14h后，经酸洗、水洗、干燥， 并采用柱层析法提纯得到目标产物光学活性N- (S) - ((N- (R) -1-苯乙酰胺）-吡咯烷）-丙 烯酰胺。
[0014] 本发明的光学活性N-(S)-((N-(R)-I-苯乙酰胺）_吡咯烷）_丙烯酰胺的合成方 法还可以包括：
[0015] (1)柱层析法提纯所采用的流动相为丙酮、石油醚、三乙胺的体积比为1:2:0.05 的混合物。
[0016] (2)所述催化剂组分1为1-羟基-苯并-三氮唑（HOBt)、催化剂组分2为1-乙 基-(3-二甲基胺基丙基）碳二亚胺盐酸盐（EDC)。
[0017] 本发明的光学活性N-(S)-((N-(R)-I-苯乙酰胺）_吡咯烷）_丙烯酰胺衍生物作 为阴离子识别受体。
[0018] 本发明的光学活性N-(S)-((N-(R)-I-苯乙酰胺）_吡咯烷）_丙烯酰胺的合成方 法，采用Schotten-Baumann反应及HOBt和EDC催化的酰胺化反应来合成具有双活性中心 的光学活性N-(S)-((N-(R)-I-苯乙酰胺）-吡咯烷）-丙烯酰胺，两步反应均是经典的有 机反应，具有反应条件温和，操作方法简单，副产物少并易于提纯的特点。图1为所得产物 APEPCA的红外谱图，图2为产物APEPCA的质子核磁共振谱图。
[0019] 本发明的光学活性N-(S)-((N-(R)-I-苯乙酰胺）-吡咯烷）-丙烯酰胺衍生物作 为阴离子识别受体的应用方法，具体流程如下：
[0020] (1)以甲醇为反应溶剂，偶氮二异丁腈为引发剂，在60°C氮气保护下进行APEPCA 的自由基聚合，反应24h后，将聚合物溶液冷却到室温，缓慢滴加到石油醚中，形成白色沉 淀，离心并用石油醚洗涤3-5次，将所得白色固体在60°C真空烘箱干燥8-12h，得到具有光 学活性的聚丙烯酰胺衍生物PAPEPCA。
[0021] (2)以四氢呋喃为溶剂，配置一定浓度的聚合物PAPEPCA溶液和阴离子（包括OH、 F、C1、Br、I、AcO )的四丁基铵盐溶液，移取0. 5mL聚合物溶液置于5mL容量瓶中，根据设 定的浓度配比移取相应体积的阴离子溶液，加入到容量瓶中，用四氢呋喃稀释至刻度线，混 合均匀后静置过夜，于室温下测试混合溶液的紫外-可见吸收光谱，表征聚丙烯酰胺衍生 物对阴离子的识别性能。通过裸眼观察，聚合物溶液为无色透明溶液，加入上述的六种阴离 子后，部分溶液显现颜色变化，其中加入OH后溶液变为黄色，加入F后溶液呈现淡黄色，其 余四种阴离子没有呈现颜色变化。测试混合溶液的紫外-可见吸收光谱发现，聚合物溶液 中加入Cl和AcO时，溶液的紫外-可见吸收光谱没有明显的变化，说明聚合物对这两种阴 离子没有明显的作用；聚合