提供使用甘脲并通过微波辐射制备甘脲和葫芦脲的方法。因此，可以在短时间内有效进行制备工业上广泛应用的葫芦脲衍生物时的缩合和环化反应、制备羟基-葫芦脲时的氧化反应，以及甘脲和多聚甲醛或甲醛溶液之间的缩合和环化反应。
1.一种制备下式1表示的葫芦脲的方法，该方法是在酸催化剂存在下通过将微波辐射到下式2表示的甘脲和多聚甲醛或甲醛溶液进行的，其中所述酸催化剂是选自由盐酸、硫酸、三氟乙酸、甲磺酸、磷酸、四氟硼酸和甲苯磺酸组成的组中的至少一种：其中X为O、S、或NH；
R1和R2各自独立地选自由下列基团组成的组中：氢、C1-C30烷基、C2-C30链烯基、C2-C30炔基、C2-C30烷羧基、C1-C30羟烷基、C1-C30烷氧基、C1-C30硝基烷基、其中R′和R′各自独立表示氢或C1-C30烷基的-N(R′)(R′)、C5-C30环烷基、C2-C30杂环烷基、C6-C30芳基、和C2-C30杂芳基；并且n为4到20的整数。
2.权利要求1的方法，其中在酸催化剂存在下通过将微波辐射到下式3表示的1，2-二酮化合物和下式4表示的脲化合物，获得式2表示的甘脲，其中所述酸催化剂是选自由盐酸、硫酸、三氟乙酸、甲磺酸、磷酸、四氟硼酸和甲苯磺酸组成的组中的至少一种：其中R1和R2各自独立地选自由下列基团组成的组中：氢、C1-C30烷基、C2-C30链烯基、C2-C30炔基、C2-C30烷羧基、C1-C30羟烷基、C1-C30烷氧基、C1-C30硝基烷基、其中R′和R′各自独立表示氢或C1-C30烷基的-N(R′)(R′)、C5-C30环烷基、C2-C30杂环烷基、C6-C30芳基、以及C2-C30杂芳基；并且X为O、S或NH。
3.权利要求1或2的方法，其中所述微波在300到1,600W的功率级下辐射30秒到10分钟。
4.权利要求1的方法，其中在式1表示的葫芦脲中，X为O，R1和R2为氢，并且n为5～
5.权利要求1的方法，其中在式2表示的甘脲中，X为O，R1和R2为氢。
6.一种制备下式5表示的羟基葫芦脲的方法，所述方法是在氧化剂存在下，通过将微波辐射到下式1表示的葫芦脲进行的：其中R1和R2为氢；X为O、S、或NH；并且n为4到20的整数。
7.权利要求6的方法，其中所述微波在300到1，600W的功率级下辐射30秒到10分钟。
8.权利要求6的方法，其中所述氧化剂是选自由K2S2O8、(NH4)2S2O8、和Na2S2O8组成的组中的至少一种。
9.一种制备下式7表示的双取代葫芦脲的方法，所述方法包括：将下式6表示的双取代甘脲和下式8表示的甘脲与多聚甲醛或甲醛溶液混合，以及在酸催化剂存在下将微波辐射到所得混合物，其中所述酸催化剂是选自由盐酸、硫酸、三氟乙酸、甲磺酸、磷酸、四氟硼酸和甲苯磺酸组成的组中的至少一种：其中R选自由下列基团组成的组中：氢、C1-C30烷基、C2-C30链烯基、C2-C30炔基、C2-C30烷羧基、C1-C30羟烷基、C1-C30烷氧基、C1-C30硝基烷基、其中R′和R′各自独立表示氢或C1-C30烷基的-N(R′)(R′)、C5-C30环烷基、C2-C30杂环烷基、C6-C30芳基、和C2-C30杂芳基；
10.权利要求9的方法，其中所述微波辐射在300到1,600W的功率级下进行30秒到
11.权利要求9的方法，其中基于1摩尔的式6表示的双取代甘脲计，式8所示甘脲的含量在k～1.2k摩尔范围，其中k为4～7的整数。
12.权利要求9的方法，其中基于1摩尔的式6表示的双取代甘脲计，式8所示甘脲的含量在5～5.2摩尔范围。
13.权利要求9的方法，其中在式7表示的双取代葫芦脲中，X为O，R选自由下列基团组成的组中：2-硝基苯基、3-硝基苯基、4-硝基苯基、2-甲氧苯基、3-甲氧苯基、4-甲氧苯基、2-氨基苯基、3-氨基苯基、4-氨基苯基、2-羟基苯基、3-羟基苯基、和4-羟基苯基，并且k为4～7的整数。
14.权利要求9的方法，其中在式6表示的双取代甘脲中，X为O，R选自由下列基团组成的组中：2-硝基苯基、3-硝基苯基、4-硝基苯基、2-甲氧苯基、3-甲氧苯基、4-甲氧苯基、
2-氨基苯基、3-氨基苯基、4-氨基苯基、2-羟基苯基、3-羟基苯基、和4-羟基苯基。
15.一种制备下式2表示的甘脲的方法，所述方法是在酸催化剂存在下通过将微波辐射到下式3表示的1，2-二酮化合物和下式4表示的脲化合物进行的，其中所述酸催化剂是选自由盐酸、硫酸、三氟乙酸、甲磺酸、磷酸、四氟硼酸和甲苯磺酸组成的组中的至少一种：其中X为O、S、或NH；并且
R1和R2各自独立地选自由下列基团组成的组中：氢、C1-C30烷基、C2-C30链烯基、C2-C30炔基、C2-C30烷羧基、C1-C30羟烷基、C1-C30烷氧基、C1-C30硝基烷基、其中R′和R′各自独立表示氢或C1-C30烷基的-N(R′)(R′)、C5-C30环烷基、C2-C30杂环烷基、C6-C30芳基、和C2-C30杂芳基。
16.权利要求15的方法，其中所述微波在300到1,600W的功率级下辐射30秒到10分钟。
17.权利要求15的方法，其中在式2表示的甘脲中，X为O，R1和R2为氢。
18.一种制备下式11表示的葫芦脲的方法，所述方法是在酸催化剂存在
下通过将微波辐射到下式10表示的甘脲和多聚甲醛或甲醛溶液进行制备的：
其中X为O、S或NH；并且R1和R2各自独立地选自由下列基团组成的组中：氢、具有1-30个碳原子的烷基、具有1-30个碳原子的链烯基、具有1-30个碳原子的炔基、具有1-30个碳原子的烷硫基、具有1-30个碳原子的烷羧基、具有1-30个碳原子的羟烷基、具有1-30个碳原子的烷基甲硅烷基、具有1-30个碳原子的烷氧基、具有1-30个碳原子的卤代烷基、硝基、具有1-30个碳原子的烷胺基、胺基、具有1-30个碳原子的氨烷基、未取代的含5-30个碳原子的环烷基、具有杂原子并含4-30个碳原子的环烷基、具有6-30个碳原子的未取代芳基、具有杂原子并含6-30个碳原子的芳基，不包括具有1个碳原子的链烯基、炔基和烷羧基；并且n和m分别独立地表示4～20和1～7的整数，其中所述酸催化剂是选自由盐酸、硫酸、三氟乙酸、甲磺酸、磷酸、四氟硼酸和甲苯磺酸组成的组中的至少一种。
19.权利要求18的方法，其中所述微波在300到1,600W的功率级下辐射30秒到10分钟。
采用微波制备甘脲和葫芦脲的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及利用甘脲制备甘脲和葫芦脲(cucurbituril)的方法，更具体地说，涉及利用甘脲并通过微波辐射制备甘脲和葫芦脲的方法。
背景技术
[0002] 1905年，R.Behrend，E.Meyer和F.Rusche率先报导了葫芦脲[LiebigsAnn.Chem.1905，1，339]。根据他们的报导，首先将尿素和乙二醛在氢氯酸(HCl)存在下搅拌2小时，制备出甘脲。甘脲与过量甲醛在HCl存在下缩合产生无定形沉淀物。将沉淀物溶解在热浓硫酸中之后，用水稀释，产生结晶物质。在1981年，W.Mock和他的同事们将该结晶物质表征为具有C36H36N24O12组成的六聚(hexameric)大环化合物，并且该组成是采用X-射线晶体结构测定法确定的[J.Am.Chem.Soc.1981，103，7367]。从这以后，有人披露了葫芦[6]脲的改进合成方法(DE 19603377A1)。而且，也有人报导了各种葫芦脲同系物在低温反应条件下的合成方法(美国专利6,365,734)。此外，还披露有水溶和有机溶解的葫芦脲及其制备方法(PCT/KR02/01259)。根据在该专利申请中所披露的制备方法，首先将强酸溶液和甘脲或其衍生物加入到甲醛中，并在70-100℃下保温20-40小时。然后，反应溶液采用加热浓缩并冷却到室温，制备出葫芦脲衍生物。
发明内容
[0003] 技术问题
[0004] 如上所述，在传统合成甘脲和葫芦脲衍生物中所涉及的缩合反应需要高的反应温度和长的反应时间。
[0005] 技术方案
[0006] 本发明提供利用甘脲在短时间内有效制备甘脲和葫芦脲的方法。
[0007] 根据本发明的一个方面，提供一种制备下式1表示的葫芦脲的方法，该方法是在酸催化剂存在下采用微波辐射下式2表示的甘脲和多聚甲醛或甲醛溶液进行制备的：
[0008]
[0009]
[0010] 其中X为O、S或NH；
[0011] R1和R2各自独立地选自由下列基团组成的组中：氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C2-C30链烯基、取代或未取代的C2-C30炔基、取代或未取代的C2-C30烷羧基、取代或未取代的C1-C30羟烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C1-C30硝基烷基、其中R＇和R＇各自独立表示氢或C1-C30烷基的-N(R＇)(R＇)、取代或未取代的C5-C30环烷基、取代或未取代的C2-C30杂-环烷基、取代或未取代的C6-C30芳基、和取代或未取代的C2-C30杂芳基；并且
[0012] n为4到20的整数。
[0013] 根据本发明的另一方面，提供一种制备下式5表示的羟基葫芦脲的方法，该方法是在氧化剂存在下，采用微波辐射下式1表示的葫芦脲进行制备的：
[0014]
[0015]
[0016] 其中R1和R2为氢；X为O、S或NH；并且n为4到20的整数。
[0017] 根据本发明的再另一个方面，提供一种制备下式7表示的双取代葫芦脲的方法，该方法包括：将下式6表示的双取代甘脲和下式8表示的甘脲与多聚甲醛或甲醛溶液混合，以及在酸催化剂存在下用微波辐射所得混合物：
[0018]
[0019]
[0020]
[0021] 其中R选自由下列基团组成的组中：氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C2-C30链烯基、取代或未取代的C2-C30炔基、取代或未取代的C2-C30烷羧基、取代或未取代的C1-C30羟烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C1-C30硝基烷基、其中R＇和R＇各自独立表示氢或C1-C30烷基的-N(R＇)(R＇)、取代或未取代的C5-C30环烷基、取代或未取代的C2-C30杂-环烷基、取代或未取代的C6-C30芳基和取代或未取代的C2-C30杂芳基；
[0022] X为O、S或NH；并且
[0023] k为4到7的整数。
[0024] 根据本发明的再另一方面，提供一种制备下式2表示的甘脲的方法，该方法是在酸催化剂存在下采用微波辐射下式3表示的1，2-二酮化合物和下式4表示的脲化合物进行制备的：
[0025]
[0026]
[0027]
[0028] 其中X为O、S或NH；并且
[0029] R1和R2各自独立地选自由下列基团组成的组中：氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C2-C30链烯基、取代或未取代的C2-C30炔基、取代或未取代的C2-C30烷羧基、取代或未取代的C1-C30羟烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C1-C30硝基烷基、其中
[0030] 根据本发明的再另一个方面，是制备下式11表示的葫芦脲的方法，该方法是在酸催化剂存在下采用微波辐射下式10表示的甘脲和多聚甲醛或甲醛溶液进行制备的：
[0031]
[0032]
[0033] 其中X为O、S或NH；并且R1和R2各自独立地选自由下列基团组成的组中：氢、具有1-30个碳原子的烷基、具有1-30个碳原子的链烯基、具有1-30个碳原子的炔基、具有1-30个碳原子的烷硫基、具有1-30个碳原子的烷羧基、具有1-30个碳原子的羟烷基、具有1-30个碳原子的烷基甲硅烷基、具有1-30个碳原子的烷氧基、具有1-30个碳原子的卤代烷基、硝基、具有1-30个碳原子的烷胺基、胺基、具有1-30个碳原子的氨烷基、未取代的含5-30个碳原子的环烷基、具有杂原子的含4-30个碳原子的环烷基、具有6-30个碳原子的未取代芳基、具有杂原子的含6-30个碳原子的芳基；并且n和m分别独立地表示4～20和1～7的整数。
[0034] 最佳方式
[0035] 下文中，将参照下列实施例，更具体地描述本发明。下列实施例是用于说明目的的，而不是要限制本发明的目的。
[0036] 实施例1：甘脲的合成
[0037] 将6.84g尿素和1mL浓HCl加入到在反应器内的5mL乙二醛中，并且用800W微波辐射反应混合物15秒。
[0038] 在反应器中的所得固体用水洗涤几次，然后干燥，得到下式9的甘脲(产率：85％)：
[0039]
[0040] 1H-NMR(500MHz,D2O)：＝5.33(s,2H),7.28(s,4H)。
[0041] 实施例2：葫芦脲同系物的合成
[0042] 将3g多聚甲醛加入到5.68g式9的甘脲中，再将20mL 9M硫酸加入其中。然后用800W微波辐射反应混合物45秒。
[0043] 反应溶液用丙酮和甲醇重结晶，从而合成并分离出如式1表示的四个葫芦脲同系物CB[5]、CB[6]、CB[7]和CB[8]，其中X为O，R1和R2为H，n分别为5、6、7和8。CB[5]、CB[6]、CB[7]和CB[8]的产率分别为15％、45％、20％和15％。
[0044] CB[5]：1H NMR(500MHz，D2O/CF3CO2D/D2SO4(1∶1∶0.15))：64.43(d，J＝15.5Hz，10H)，5.65(s，10H)，5.85(d,J＝15.5Hz，10H)。
[0045] CB[6]：1H NMR(500MHz，D2O/CF3CO2D/D2SO4(1∶1∶0.15))：64.35(d，J＝15.5Hz，12H)，5.61(s，12H)，5.69(d,J＝15.5Hz，12H)。
[0046] CB[7]：1H NMR(500MHz，D2O/CF3CO2D/D2SO4(1 ∶ 1 ∶ 0.15))：64.29(d，J ＝15.5Hz,14H),5.60(s,14H),5.91(d,J＝15.5Hz,14H)。
[0047] CB[8]：1H NMR(500MHz,D2O/CF3CO2D/D2SO4(1.1 ∶ 0.15))：64.28(d,J ＝15.5Hz,16H),5.60(s,16H),5.93(d,J＝15.5Hz,16H)。
[0048] 实施例3：间二硝基苯基葫芦脲的合成
[0049] 将3.84g式2的甘脲，其中R1和R2为间硝基苯基，X为O；7.14g式8的甘脲和4.6g多聚甲醛放置在反应器中。然后向该反应混合物中逐渐加入27mL 12M硫酸，用800W微波辐射其5分钟。
[0050] 将反应溶液在室温下放置3小时。用滤纸过滤沉淀出的葫芦[6]脲。向滤液中加入丙酮，产生沉淀物。该沉淀物用丙酮和水洗涤(采用5∶1体积比，可给出式7的间二硝基苯基葫芦[6]脲(k＝5)(产率：17％)，其中R1和R2为间硝基苯基，X为O。
[0051] 1H NMR(500MHz，D2O)：64.40(m，12H)，5.27(d，J＝10.0，2H)，5.57(d，J＝10.0Hz，2H)，5.71(m，6H)，5.81(m，8H)，6.10(m，4H)，7.49(m，4H)，7.89(d,J＝ 25.0Hz，2H)，8.03(m，
2H)。
[0052] 实施例4：羟基葫芦脲的合成
[0053] 将39g作为氧化剂的K2S2O8加入到10g式1的葫芦脲中，其中X为O，n为6，R1和R2都为H。然后，将25mL水加入到该反应混合物中,并用800W微波辐射其5分钟。
[0054] 反应结束后，收集滤液，向滤液中加入丙酮，获得式5的羟基葫芦脲(产率：45％)，其中X为O，n为6。
[0055] 1H NMR(500MHz，D2O)：64.42(d，J ＝ 10.0Hz，2H)，5.67(d，J ＝ 10.0Hz，2H)，7.98(s)。
[0056] 实施例5：十甲基葫芦脲的合成
[0057] 将320mg的式2二甲基甘脲，其中X为O，R1和R2为甲基，溶解在10mL 9M硫酸溶液中，然后向其中加入100mg多聚甲醛。然后，用800W微波辐射反应混合物50秒。
[0058] 反应结束后，收集滤液，用丙酮和水洗涤，获得式5的十甲基葫芦脲(产率：16％)，其中X为O，R1和R2为甲基，n为5。
[0059] 1H NMR(500MHz，D2O)：61.69(s，30H)，4.33(d，J ＝ 16.0Hz，10H),5.32(d,J ＝16.0Hz，10H)。
[0060] 实施例6：具有式(1)的十甲基葫芦脲衍生物的合成，其中n＝5和6，m＝4,X＝O，R1和R2＝H
[0061]
[0062] 将1.9ml 30％甲醛水溶液和2.0g式(2)的甘脲衍生物混合，并向其中加入0.16ml 37％盐酸水溶液，在式2中，m＝4，X＝O和R1＝H。然后，加入5ml水和2.5ml硫酸，再用800W微波辐射该反应混合物50秒。反应结束之后，所得产物(所得溶液)冷却到室温，并用10ml水稀释。然后，向反应混合物中加入300ml丙酮，形成沉淀物。将所得沉淀物过滤，用丙酮洗涤，并用水或水与丙酮的混合物重结晶，获得无色结晶葫芦脲衍生物，其中n＝5、m＝4、X＝O和R1＝R2＝H(被命名为＇CB*[5]＇)，该产率为40％，以及其中n＝6、m＝4、X＝O和R1＝R2＝H(被命名为＇CB*[6]＇)，该产率为10％。
[0063] 其中n＝5、m＝4、X＝O和R1＝R2＝H
[0064] 1H NMR(300MHz，D2O)：δ＝5.64(d，J＝15.6Hz，10H)，4.33(d，J＝15.8Hz，10H)，2.20(s，20H)，1.46(s，20H)；
[0065] 其中n＝6、m＝4、X＝O、和R1＝R2＝H
[0066] 1H NMR(300MHz，D2O)：δ＝5.73(d，J＝15.9Hz，12H)，4.32(d，J＝16.0Hz，12H)，2.26(s，24H)，1.49(s，24H)；
具体实施方式
[0067] 下文中，本发明将进行更详细的描述。
[0068] 对于在葫芦脲衍生物制备时的缩合和环化反应、对于羟基葫芦脲制备时的氧化反应、以及对于在甘脲和多聚甲醛或甲醛溶液之间的缩合和环化反应，本发明通过采用微波辐射提供了一种在短时间内有效制备工业上广泛使用的葫芦脲的方法。
[0069] 在此处使用的术语“微波”表示相应于波长为1cm～1m频率为30GHz到300MHz的电子光谱范围。为避免激光波长干涉，需要家用或工业微波辐射器在12.2cm波长(相应于2.45GHz频率)或在33.3cm波长(相应于918
[0070] MHz频率)下工作。关于这一点，在本发明的示例性实施方案中，术语“微波”指的是上述波长。在根据本发明的制备方法中可以使用普通的微波设备。
[0071] 本发明提供了一种采用微波辐射制备下式1表示的葫芦脲的方法。
[0072]
[0073] 其中X为O、S、或NH；R1和R2各自独立地选自由下列基团组成的组中：氢、取代或未取代的C1-C30烷基、取代或未取代的C2-C30链烯基、取代或未取代的C2-C30炔基、取代或未取代的C2-C30烷羧基、取代或未取代的C1-C30羟烷基、取代或未取代的C1-C30烷氧基、取代或未取代的C1-C30硝基烷基、其中R＇和R＇各自独立表示氢或C1-C30烷基的-N(R＇)(R＇)、取代或未取代的C5-C30环烷基、取代或未取代的C2-C30杂环烷基、取代或未取代的C6-C30芳基、和取代或未取代的C2-C30杂芳基；并且n为4到20的整数。
[0074] 如反应示意图1所示，在酸催化剂存在和微波辐射下，通过式2表示的甘脲和多聚甲醛之间或甘脲和37％甲醛溶液之间的缩合和环化反应，获得式1的葫芦脲：
[0075] <反应示意图1>
[0076]
[0077] 其中X、R1、R2、和n如上定义。
[0078] 微波辐射可以在300～1,600W、优选在600～850W、特别优选约800W的功率级下进行。微波辐射的持续时间可以根据条件比如反应物的量而不同，但是可以在20秒到10分钟、优选在30秒到7分钟范围。如上所述，与传统技术需要约24-50小时制备葫芦脲不同，根据本发明，采用微波辐射，可以在非常短时间即几秒到几分钟内制备葫芦脲。
[0079] 酸催化剂可以是选自由盐酸、硫酸、三氟乙酸、甲磺酸、磷酸、四氟硼酸和甲苯磺酸组成的组中的一种或多种。基于1摩尔的式2甘脲计，多聚甲醛或甲醛含量可以在1～1.5摩尔的范围。
[0080] 在根据上述方法获得的式1葫芦脲中，优选X为O，R1和R2为氢，n为5到8的整数。
[0081] 优选地，式2甘脲为下式9表示的甘脲，式中X为O，R1和R2为氢：
[0082]
[0083] 如反应示意图2所示，在酸催化剂存在和微波辐射下，通过式3表示的1，2-二酮化合物和式4表示的脲化合物之间的缩合反应，获得式2甘脲：
[0084] <反应示意图2>
[0085]
[0086] 其中R1、R2、和X如上定义。
[0087] 微波辐射可以在300～1,600W、优选在600～850W、特别优选约800W的功率级下进行。微波辐射的持续时间可以根据条件比如产物的量而不同，但是可以在30秒到7分钟、优选在30秒到1分钟范围内。这样，与传统技术需要约2小时或更多(在70-80℃下)制备甘脲不同，根据本发明，采用微波辐射，可以在非常短时间即几秒到几分钟内制备甘脲。
[0088] 在甘脲的制备中，基于1摩尔1，2-二酮化合物计，脲化合物含量可以在2～3摩尔范围。酸催化剂可以是选自由盐酸、硫酸、三氟乙酸、甲磺酸、磷酸、四氟硼酸和甲苯磺酸组成的组中的一种或多种。优选盐酸。基于1摩尔1，2-二酮化合物计，酸催化剂的含量可以在1～3摩尔的范围。
[0089] 本发明还提供制备式5表示的羟基葫芦脲的方法，该方法是将下式1表示的葫芦脲溶解在水中，然后，如反应示意图3所示，在氧化剂存在下，进行微波辐射：
[0090] <反应示意图3>
[0091]
[0092] 其中X和n如上定义。
[0093] 微波辐射可以在300～1,600W、优选在800W的功率下进行30秒到10分钟、优选1到5分钟。
[0094] 氧化剂可以是选自由K2S2O8、(NH4)2S2O8和Na2S2O8组成的组中的至少一种。基于1摩尔的式1表示的葫芦[n]脲，氧化剂的含量可以在2*n～2.2*n摩尔范围。基于100重量份的式1葫芦脲，用于溶解式1葫芦脲的水含量可以在2,000～4,000重量份范围。
[0095] 本发明还提供制备下式7表示的双取代葫芦脲的方法，该方法包括：将下式8表示的甘脲和下式6表示的双取代甘脲按预定比率混合，再将该混合物与多聚甲醛或甲醛溶液混合，并且在酸催化剂存在下，用微波辐射所得混合物，如反应示意图4所示：
[0096]
[0097]
[0098] <反应示意图4>
[0099]
[0100] 其中X、R、和k如上定义。
[0101] 与需要搅拌几十小时以上以制备双取代葫芦脲的传统方法不同，采用微波辐射可以在短时间内进行上述的双取代葫芦脲的制备。微波辐射可以使用微波炉进行。
[0102] 微波辐射可以在300～1,600W、优选在800W的功率下进行10秒到10分钟、优选1到7分钟。
[0103] 对于制备双取代葫芦[m]脲(m＝k+l，5～8)，基于1摩尔的式6的双取代甘脲，式8甘脲的使用量为k～1.2k摩尔，即4到7.2摩尔。例如，当k为5时，以1摩尔的式6的双取代甘脲计，式8甘脲的使用量为5～5.2摩尔。酸催化剂可以是选自由盐酸、硫酸、三氟乙酸、甲磺酸、磷酸、四氟硼酸和甲苯磺酸组成的组中的一种或多种。
[0104] 相对于葫芦脲，酸催化剂过量使用。具体地，酸催化剂的使用量是葫芦脲重量的2～50倍。以1摩尔的式6的双取代甘脲计，甲醛或多聚甲醛的含量为1～1.5摩尔。
[0105] 反应终止后，通过处理反应混合物，可以获得双取代葫芦脲。此时，反应混合物的处理没有特别限制，但是可以采用丙酮和水重结晶。更具体地，反应混合物在室温下放置1-20小时，形成葫芦脲沉淀物。先将沉淀物过滤。再将丙酮加入到所得滤液中，形成沉淀物。该沉淀物用丙酮和水的混合溶剂(混合比：2∶1-10∶1，v/v)洗涤几次，干燥，从而完成所需双取代葫芦脲的制备。
[0106] 在根据上述方法制备式7的双取代葫芦脲中，优选X为O，R选自由下列基团组成的组中：2-硝基苯基、3-硝基苯基、4-硝基苯基、2-甲氧苯基、3-甲氧苯基、4-甲氧苯基、2-氨基苯基、3-氨基苯基、4-氨基苯基、2-羟基苯基、3-羟基苯基和4-羟基苯基，k为4～
7的整数。
[0107] 此外，本发明提供一种制备式11表示的葫芦脲的方法。
[0108] 如下面的反应示意图所示，在酸催化剂存在和微波辐射下，通过式10表示的甘脲和多聚甲醛之间或甘脲和37％甲醛溶液之间的缩合和环化反应，获得式11的葫芦脲。
[0109] <反应示意图5>
[0110]
[0111] 其中X、R1、R2、和n如上定义。
[0112] 微波辐射可以在300～1,600W、优选在600～850W、特别优选约800
[0113] W的功率级下进行。微波辐射的持续时间可以根据条件比如反应物的量而不同，但是可以为20秒到10分钟、优选为30秒到7分钟。如上所述，与传统技术需要约24-50小时制备上述葫芦脲不同，根据本发明，采用微波辐射，可以在非常短时间即几秒到几分钟内制备葫芦脲。
[0114] 酸催化剂可以是选自由盐酸、硫酸、三氟乙酸、甲磺酸、磷酸、四氟硼酸和甲苯磺酸组成的组中的一种或多种。以1摩尔的式10的甘脲计，多聚甲醛或甲醛的含量可为1～1.5摩尔。
[0115] 用于式11的R1和R2的含1～30个碳原子的烷基可以包括甲基、乙基、丙基、异丙基和叔丁基。用于R1和R2的含1～30个碳原子的链烯基可以包括丙烯基和丁烯基，因此含1～30个碳原子的炔基可以包括己炔基。含1～30个碳原子的烷硫基可以包括丁基甲基硫醚基和辛烷硫醇基。含1～30个碳原子的烷羧基可以包括羧丙基和羧丁基。含1～30个碳原子的羟烷基可以包括羟丁基和羟乙基。含1～30个碳原子的烷基甲硅烷基可以包括芳基三乙基甲硅烷基和乙烯基三乙基甲硅烷基，含1～30个碳原子的烷氧基可以包括甲氧基和乙氧基。含1～30个碳原子的卤代烷基可以包括CF3和CH2Cl，含1～30个碳原子的烷胺基可以包括甲胺基和乙胺基，含1～30个碳原子的氨烷基可以包括2-氨基丁基和1-氨基丁基。含5～30个碳原子的未取代环烷基可以包括环己基和环戊基，具有杂原子且含4～30个碳原子的环烷基可以包括哌啶基和四氢呋喃基。含6～30个碳原子的未取代芳基可以包括苯基、苄基和萘基，具有杂原子且含6～30个碳原子的芳基可以包括五氟苯基和吡啶基。
[0116] 如上所述，与传统的需要长反应时间的热处理技术相比，采用微波辐射可以在较短时间内有效进行四个有机反应，即，合成甘脲时尿素和1，2-二酮之间的缩合反应、合成葫芦脲衍生物时甘脲和多聚甲醛之间的缩合反应、合成葫芦脲衍生物时取代甘脲和多聚甲醛之间的缩合反应、以及合成羟基葫芦脲时葫芦脲的氧化反应。
