背景及概述

1,4,8,11-四氮雜環(huán)十四烷，英文簡稱Cyclam，CAS號295-37-4，分子量200.32，是一種經(jīng)典的大環(huán)多胺類配體化合物，分子結(jié)構(gòu)為十四元環(huán)且含四個對稱氮原子，配位能力極強，是配位化學(xué)、醫(yī)藥、催化領(lǐng)域的關(guān)鍵中間體。

特性及主要用途

1,4,8,11-四氮雜環(huán)十四烷常溫下為白色至類白色結(jié)晶性粉末，熔點184-186℃，易溶于水、甲醇、乙醇等極性溶劑，微溶于氯仿、乙醚，具有強堿性，能與酸反應(yīng)生成鹽，常溫穩(wěn)定性較好，密閉儲存可長期保存。其獨特的大環(huán)空腔結(jié)構(gòu)，可與過渡金屬、稀土金屬離子形成穩(wěn)定螯合物，配位選擇性突出。

配位化學(xué)中1,4,8,11-四氮雜環(huán)十四烷用作核心配體，用于金屬配合物合成、離子分離與檢測；醫(yī)藥領(lǐng)域1,4,8,11-四氮雜環(huán)十四烷作為造影劑、抗腫瘤藥物載體，利用其螯合特性實現(xiàn)金屬離子靶向遞送；催化領(lǐng)域可制備金屬催化劑，用于有機合成反應(yīng)；1,4,8,11-四氮雜環(huán)十四烷還可用于放射性核素螯合、水處理重金屬去除等場景。

制備工藝

工業(yè)制備1,4,8,11-四氮雜環(huán)十四烷多以乙二胺與二鹵代烷烴為原料，采用高度稀釋縮合工藝。在堿性縛酸劑存在下，控制低濃度條件進行分子間環(huán)化反應(yīng)，避免聚合副產(chǎn)物生成；反應(yīng)結(jié)束后經(jīng)萃取、濃縮、重結(jié)晶提純，制得高純度1,4,8,11-四氮雜環(huán)十四烷。該工藝是主流合成路線，雖需控溫控濃度，但產(chǎn)物純度高、適合批量生產(chǎn)。

參考文獻[1]報道，取1,4,8,11-四對甲苯磺酰基-1,4,8,11-四氮雜環(huán)十四烷（13 mmol），溶于90%濃硫酸中，于100℃攪拌反應(yīng)48小時，隨后冷卻至0℃。向反應(yīng)液中依次滴加無水乙醇（120 mL）、無水乙醚（100 mL），析出固體后過濾；濾餅用少量無水乙醇、無水乙醚洗滌，真空干燥。將所得類白色固體溶于1 mol/L氫氧化鈉水溶液（90 mL），用氯仿萃取三次（每次100 mL）；氯仿層經(jīng)無水硫酸鈉干燥過夜，減壓蒸除氯仿，真空干燥，得到白色固體產(chǎn)物；甲苯重結(jié)晶后，制得1,4,8,11-四氮雜環(huán)十四烷2.2 g，收率85%。質(zhì)譜MS[M]+=200.3 m/e；氫核磁共振譜H-NMR（400 MHz，氘代氯仿）δppm：1.72（三重峰，4H），2.23（單峰，4H），2.68（單峰，8H），2.75（三重峰，8H）。

圖1 1,4,8,11-四氮雜環(huán)十四烷的合成反應(yīng)式

安全信息

安全與儲運方面，1,4,8,11-四氮雜環(huán)十四烷呈強堿性，對皮膚、眼睛、呼吸道有刺激性，屬于低毒化學(xué)品。儲運需密封防潮，置于陰涼干燥處，遠離強酸、氧化劑；操作全程佩戴護目鏡、防腐手套，避免直接接觸與吸入粉塵，若接觸黏膜需立即用大量清水沖洗，廢棄物料按危廢規(guī)范處置。

參考文獻

[1]Current Patent Assignee: BEIJING MOLIKE SCIENCE AND TECHNOLOGY - EP2163553, 2010, A1.Location in patent: Page/Page column 18-19.