《Journal of Molecular Structure》：Synthesis and supramolecular organization of new non-symmetrically 1,6- and 1,4-dialkyl-3а,6а-diphenylglycolurils
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开发了新型区域选择性合成方法制备非对称1,6-和1,4-二烷基-3a,6a-二苯基甘醇脲，产率分别为55-77%和11-29%，并利用NMR和质谱表征结构。通过X射线衍射分析发现这些化合物在晶体中形成基于N-H…O=C氢键的?R22(8)?超分子 motifs。
Vladimir V. Baranov | Svetlana A. Soloveva | Yuri A. Strelenko | Angelina N. Kravchenko
俄罗斯科学院N. D. Zelinsky有机化学研究所，列宁大街47号，119991莫斯科，俄罗斯
摘要
通过研究1-烷基-5-羟基-4,5-二苯基-1H-咪唑-2(5H)-酮与1-烷基脲之间的新区域选择性反应，开发了两种制备非对称1,6-和1,4-二烷基-3a,6a-二苯基甘醇脲的方法。实验观察到1,6-二烷基异构体的选择性形成。1,6-和1,4-二烷基-3a,6a-二苯基甘醇脲的产率分别为55-77%和11-29%，并通过核磁共振（NMR）和质谱（MS）进行了表征。提出了1,6-和1,4-异构体形成的机制。利用X射线衍射分析了1-乙基-6-甲基-3a,6a-二苯基甘醇脲及其与HCOOH、二氧六环和Py与H?O（比例为1:1）的结晶溶剂的自组织现象，以及1-丁基-3a,6a-二苯基-4-丙基甘醇脲和1-乙基-3a,6a-6-丙基甘醇脲与MeCN的结晶溶剂。通过对晶体结构的分析发现，1,4-和1,6-二取代的3a,6a-二苯基甘醇脲在晶体中的自组织现象展示了基于N-H…O=С氢键的超分子合成新实例。
引言
甘醇脲（四氢咪唑[4,5-d]咪唑-2,5(1H,3H)-二酮）及其衍生物已在工业[[1], [2], [3]]、医学[[4], [5], [6]]和农业[[7], [8], [9]]领域得到应用。因此，这些化合物[[10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18]]以及大环结构[[19], [20], [21], [22], [23], [24]]的合成技术持续发展。这些化合物具有抗真菌[[10], [11], [12], [13], [14]]、催化[[15]]、抗腐蚀[[16]]和疏水[[17]]性质。此外，它们还被用于制备多孔有机聚合物和材料[[25,26]]、受体[[27,28]]，以及促进聚合物材料的生物降解[[18]]。目前，这些化合物的热力学性质正在被积极研究[[29], [30], [31], [32], [33], [34], [35]]。对称的1,6-和1,4-二取代甘醇脲[I,II]被用作制备大环化合物[[21]]、超分子化学和组合化学[[17],[36], [37], [38], [39], [40], [41], [42], [43], [44], [45]]的有希望的底物。这些化合物还用作克莱森型缩合反应的基质[[46,47]]。甘醇脲[I]是合成二铊(II)羧酰胺的配体，可用于催化苯乙烯的环丙烷化反应（使用重氮酯[[48]]，也可用于制备亚甲基桥连接的甘醇脲二聚体[[49,50]]、受体[[51], [52], [53]]。此外，还研究了使用化合物[I]制备葫芦脲的机制[[54]]。
已知的对称1,6-和1,4-二取代甘醇脲[I,II]的主要合成方法是通过1-取代脲[III]与α-二羰基化合物[2,17]或1-烷基-5-羟基-4,5-二苯基-1H-咪唑-2(5H)-酮（1-烷基咪唑酮[IV]][39]进行缩合（方案1）。反应的主要产物通常是1,6-二取代异构体[I]，但也有例证显示1,4-二取代异构体[II]为主要产物[2,17,39,45]（方案1）。通过1-(2-羟基乙基)脲与7-羟基-7,7a-二苯基四氢咪唑[5,1-b]氧唑-5(6H)-酮（咪唑氧唑[V]）以及1-(3-羟基丙基)脲与8-羟基-8,8a-二苯基四氢-2H-咪唑[5,1-b][1,3]氧嗪-6(7H)-酮（咪唑氧嗪[VI]）的反应，可以高选择性地制备1,6-双(2-羟基乙基)-和1,6-双(3-羟基丙基)-3a,6a-二苯基甘醇脲[Ia,b][46]。
非对称1,6-和1,4-二取代甘醇脲的合成方法较少被报道[[45],[55],[56],[57],[58]]。有一项研究专门介绍了通过1-烷基脲[III]与乙二醛[55]的三组分缩合来选择性制备1-烷基-4-苯基甘醇脲[VII]（方案2）。我们感兴趣的1,6-和1,4-二取代3a,6a-二苯基甘醇脲的合成方法尚未得到系统研究。非对称取代的1,6-和1,4-二烷基-3a,6a-二苯基甘醇脲的重要性在于它们在主客体化学、分子识别、作为金属配体催化剂以及智能材料构建块方面的应用潜力。
我们的团队提出了一种高度区域选择性的合成方法，用于制备非对称的1-烷基-6-苯基-3a,6a-二苯基甘醇脲[VIII]和1-烷基-6-羟基烷基或1-羟基烷基-6-苯基取代的3a,6a-二苯基甘醇脲[IX]，该方法基于1-取代脲[III]与1-烷基咪唑酮[IV][56,58]、咪唑氧唑[V][45,[56],[57],[58]或咪唑氧嗪[VI][45,57,58]的缩合。
在本研究中，研究了1-烷基咪唑酮与1-烷基脲的新区域选择性缩合反应，并开发了非对称1,6-和1,4-二烷基-3a,6a-二苯基甘醇脲的合成方法。通过X射线衍射分析了所得化合物在晶体中的自组织现象。
化合物[4a]-[d]是根据文献[59]合成的。所有试剂均从商业渠道购买，除非另有说明，否则未经处理直接使用。1H和13C NMR在23至28°C下使用Bruker AM300、Bruker DRX500仪器进行测量，TMS作为内标。高分辨质谱（HRMS，ESI）使用Bruker micrOTOF II质谱仪记录。熔点使用SMP10仪器（Stuart）测定。
1,6-和1,4-二取代的3a,6a-二苯基四氢咪唑[4,5-d]的合成
在120 K和室温下，使用Bruker APEX II CCD衍射仪收集了1a, 1a•HCOOH, 1a•Py, 1a•2C4H8O2, 1d•0.5MeCN, 和 2f的X射线衍射数据，采用石墨单色化的Mo-Kα射线（λ = 0.71073 ?）。使用Olex2 [60]和ShelXT结构求解程序[61]结合Intrinsic Phasing方法，并通过XL refinement包[62]采用最小二乘法对F2hkl进行各向异性近似优化以解析结构。
基于1-烷基脲[3a]-[d]与咪唑酮[4a]-[d]的新区域选择性反应，开发了两种制备非对称1,6-和1,4-二烷基-3a,6a-二苯基甘醇脲[1a]-[f]和[2a]-[f]的方法（表3）。第一种方法（方法I）包括1-烷基脲[3a]-[c]与咪唑酮[4b]-[d]的反应，其中咪唑酮[4b]-[c]的烷基链比1-烷基脲[3a]-[c]中的烷基链更长（表3，条目1,3,5,7,9,11）。咪唑酮[4a]-[c]的烷基链较短...
通过对1-烷基-5-羟基-4,5-二苯基-1H-咪唑-2(5H)-酮与1-烷基脲的缩合反应进行详细研究，开发了两种以前无法制备的1,6-和1,4-二烷基-3a,6a-二苯基甘醇脲的方法。发现了1,6-二烷基异构体的选择性形成。扩大了使用咪唑酮作为甘醇脲前体的合成可能性。确定了1,6-二烷基-3a,6a-二苯基甘醇脲的合成潜力。
Vladimir V. Baranov：概念构思、形式分析、资源提供、实验研究、初稿撰写、审阅与编辑。
Svetlana A. Soloveva：实验研究、初稿撰写、审阅与编辑。
Yuri A. Strelenko：实验研究。
Angelina N. Kravchenko：概念构思、形式分析、初稿撰写、审阅与编辑。
X射线衍射数据使用俄罗斯科学院INEOS集体使用中心的设备收集。
数据可应要求提供。本研究的晶体学数据已存放在剑桥晶体学数据中心（CCDC），访问编号为：2344093, 2344094, 2344095, 2344096, 2344097, 2344100。
Vladimir V. Baranov：撰写 – 审阅与编辑、初稿撰写、资源提供、实验研究、形式分析、概念构思。
Svetlana A. Soloveva：撰写 – 审阅与编辑、初稿撰写、实验研究。
Yuri A. Strelenko：实验研究。
Angelina N. Kravchenko：撰写 – 审阅与编辑、初稿撰写、形式分析、概念构思。
作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：
Svetlana A. Soloveva表示获得了俄罗斯联邦科学与高等教育的财政支持。如果还有其他作者，他们声明没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
作者感谢俄罗斯科学院INEOS集体使用中心为S. A. Soloveva提供的X射线测量支持（合同/协议编号075-00276-25-00），以及来自ZIOC RAS的Maria M. Antonova在实验咨询方面的帮助。
