With increasing interest in fluorinated compounds, nucleophilic fluorination reaction has been generally used for synthesizing fluorine-containing chemicals. However, alkali metal fluorides (MFs) generally have low solubility and reactivity in organic solvent. To overcome these problems, various phase transfer catalysts (PTCs) have been investigated. Calix-arene is known as to capture the metal cation(M+), and therefore in this review, we would like to introduce several kinds of calix-arene based PTCs, such as bis-tert-alcohol-functionalized crown-6-calix[4]arene (BACCA), oligo-ethylene glycol linked bis-triethyleneglycol crown-5-calix[4]arene (BTC5A), and ionic liquid functionalized calix-arene based catalyst, as well as ion-pair receptor crown-6-calix[4]arene-capped calix[4]pyrrole.
Calix[6]arene을 포름알데히드와 이차아민과 반응시키면 물에 녹는 칼릭세린 염기가 얻어진다. 이를 메틸요오드로 처리하여 암모늄 염을 만들고 다양한 친핵성 물질과 반응시키면 칼릭세린의 파라위치에 작용기가 포함된 calix[6]arene이 얻어진다. Calix[6]arene도 포름알데히드와 이차의 아릴아민과 반응시켜 물에 녹는 칼릭세린 아민을 만들었다. 이렇게 합성된 칼릭세린중 물에 녹는 아민과 산기가 포함된 calix[6]arene과 calix[8]arene을 운반체로 이용하여 중성의 방향족 물질들을 통과시키는 연구를 U 형태의 유리관을 이용하여 수행하였다. 방향족 기질들로는 나프탈렌, 안트라센, 파이렌, 풀우란텐 등의 고체물질을 사용하였다.
Calix[6]arenes are selectively dialkylated at the lower rim and further functionalized by the aminomethylation and Claisen Rearrangement reactions. Dialkylation was conducted by the reaction of calix[6]arene and alkyl halides such as benzyl bromide, allyl bromide, ethyl bromoacetate, propyl bromide, and methyl iodide under the carefully controlled reaction conditions. Aminomethylation was carried out with the treatment of disubstituted calix[6]arene and secondary amine in the presence of formaldehyde. Claisen rearrangement reaction of the O-diallylcalix[6]arene produced the p-diallylcalix[6]arene.
Several ester group-containing calix[4]arenes were synthesized by the reaction of calix[4]arene and various acyl chlorides. Two or four ethyl succinyl units could be introduced into the calix[4]arene lower rim depending on the reaction conditions. But the mixture of three and four ethyl malonyl substituted calix[4]arenes were obtained and only three ethyl oxalyl units were introduced at the lower rim of calix[4]arene. Interestingly when calix[4]arene was treated with ethyl oxalyl chloride in the presence of aluminum chloride, two ethyl oxalyl units were introduced at the upper rim of calix[4]arene. The conformation of those ester-containing calix[4]arenes was presented based on the 1H and 13C NMR spectra.
Synthetic routes are described for the introduction of hydroxyalkyl groups to the upper rim of calix[4]arene. Treatment of p-bromocalix[4]arene methyl ether 3 with n-BuLi followed by para-formaldehyde produced p-hydroxymethylcalix[4]arene methyl ether 4 in 60% yield. p-Acetylcalix[4]arene methyl ether 7, obtained by Friedel-Crafts acetylation of calix[4]arene methyl ether 6, was reduced with NaBH4 to produce p-(1-hydroxy ethyl)calix[4]arene methyl ether 8 in 67% yield.
Two different acyl substituents were introduced at the lower rim of calix[4]arene by the two step reactions. Calix[4]arenes (1) reacted with 3,5-dinitrobenzoyl chloride to yield monosubstituted calix[4]arene (2). Second substitution was achieved by the reaction of 2 with various acyl chlorides. Aminomethylation of monobenzoylated calix[4]arene was conducted successfully in the presence of secondary amine and formaldehyde.
Starting with the readily available p-tert-butyl-calix[4]arene 2, tert-butyl groups are removed by $AlCl_3$-catalyzed de-alkylation reaction, and the calix[4]arene 3 formed is converted to the tetraacetate 4. This compound undergoes Fries rearrangement to yield p-acetylcalix[4]arene 6, which seems to be an attractive starting material for the introduction of functional groups. As a preliminary experiment p-(1-hydroxyethyl)calix[4]arene 7 is prepared by LiAlH$_4$ reduction of 6.
Methods for the selective functionalization of calix[4]arene at the upper rim are described. The diametrically substituted calix[4]arene dimethyl ether 2, obtained from the treatment of calix[4]arene 1 with methyl iodide in the presence of $K_2CO_3$, is converted to the two isomeric p-diacetylcalix[4]arene dimethyl ether 3 and 6 by direct substitution and by Fries rearrangement of corresponding diacetyloxycalix[4]arene dimethyl ether 5 respectively. Diametrically substituted p-diacetylcalix[4]arene 8 was also prepared by Fries rearrangement of calix[4]arene tetraacetate 7 using a limited amount of $AlCl_3$.
The title compound consisting of a calix[4]arene molecule with four phenyl rings bridged by four methylene groups and arranged alternately in anti-orientation fashion, two 25,27-bis(1-pro-pyloxy) groups attached on the two lower rims of calix[4]arene, and crown-6 chain attached on the other set of lower rims of calix[4]arene offers a big cavity inside a molecule which might possess a potential for forming host-guest complexes. The molecular packing is accomplished by van der Waals forces.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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