1,4,7,10-四氮杂环十二烷的合成(3)
随着科学研究的不断深入，越来越多的大环多胺的衍生物被合成出来。无论是在氮原子上还是在碳原子上都可以引入不同的取代基，不同的取代基对环效应的影响也不相同，从而改变配合物的结构性能，链接在大环上的取代基提供的不同的配位原子，它们会改变环穴的大小和性质，影响环的配位能力及改变配位环境。进而改变它的作用，形成各种各样的功能型配体。同时又因为大环多胺类化合物的空腔大小的不同，可与多个金属离子同时配位，形成多核配位体，这些多核配位体又与小分子化合物或者有机物进行组装，从而形成结构特殊、功能特异的超分子化合物。所有带有不同配位基的团的大环多胺类化合物，作用都不一样，有的有识别作用，有的有模拟作用，例如可以模拟生物酶的结构和功能，具有高效的催化活性。
所以，大环多胺与金属形成的配合物的合成、结构、性能的研究有利于化学核酸酶、生物传感器、MRI照影、荧光探针、氨基酸等小分子的识别、DNA的识别、DNA切割催化的催化剂、酶的模拟、放射性物质的标记、金属的分离和回收等领域的研究，同时也为人类认识自己改造社会提供了帮助。
1.2 大环多胺及其配合物的合成进展
1,4,7,10-四氮杂环十二烷是目前研究最多应用前景最广的母体化合物之一。本文主要研究1,4,7,10-四氮杂环十二烷的合成，为大规模的工业化生产提供优良的生产路线，顺利实现量产。
二十世纪吹冰十年代，人们开始对大环多胺进行研究。1954年，Sterrer和Roos等报道了在高稀释浓度的条件下，端位二卤代物与二磺酰胺钠盐缩合合成大环磺酰胺。1960年，Curtis利用模板效应合成Schiff碱性大环化合物。1961年，Sterrer和Mayer合成了一系列的氮杂大环烷烃。这是最早的非模板的合成方法合成的一类氮杂大环烷烃，从此氮杂大环烷烃的合成方法分为模板反应和非模板反应。1974年，Richman和Atkins在极性的非质子溶剂中，利用二环酰胺钠盐和二环磺酰酯发生反应生成氮杂大环多胺。近些年来，人们一直在寻找快捷、经济适用的合成工艺路线，但结果仍然都不近满意。这在一定程度上阻碍它以及其衍生物的结构性能的研究。所以，我们吸取他们的经验，力求开发出合适工业化量产的工艺合成路线。
1.3 1,4,7,10-四氮杂环十二烷的合成方法
1,4,7,10-四氮杂环十二烷的合成方法有stetter合成法、richman-atkins合成法、weisman合成法、乙二醛缩合法以及其他方法。
其中richman-atkins合成法已成为制备1,4,7,10-四氮杂环十二烷的经典方法。这一方法用二乙三胺和二乙醇分别对甲苯磺酰化、成盐和关环、脱保护基、碱化萃取等5步制得1,4,7,10-四氮杂环十二烷，richman-atkins合成法收率高，合成量大，是实验室目前制1,4,7,10-四氮杂环十二烷的主要途径之一。但该方法步骤较多，保护盒保护消费试剂量大，操作不便。虽然最近又有人对后处理步骤进行了改动，但整个过程并未得到明显的简化。
1.3.1 stetter合成法
合成大环多胺的第一个通用方法是1957年由Stetter和marx提出的，随后stetter和mayer又报道了cyclen的合成方法，Stetter法采用乙二胺二乙酰对甲苯磺酰胺衍生物与乙二胺在高度稀释条件下约0.001mol/dm3进行关环缩合，再经还原、去保护得到目标产物。这种方法所需原料不易获得，而且由于在高度稀释条件下进行，反应收率不高，不适于大量制备，所以现在很少采用。
1.3.2 richman-atkins合成法
多年来人们喜欢用richman-atkins合成法来合成cyclen,它成为制备cyclen的经典方法。这一方法用二乙三胺和二乙醇分别经对苯磺酰化、成盐和关环、脱保护基、简化萃取等5步制得cyclen。
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