1,4,7-三氮杂环壬烷的性质、应用及制法

背景及概述

1,4,7-三氮杂环壬烷是一类经典的九元环大环三胺类配体，属于氮杂冠醚家族，在配位化学、超分子化学与生物医药领域应用核心。以九元环三胺结构、强配位能力、高衍生化潜力为核心，1,4,7-三氮杂环壬烷是配位化学、核医药、超分子材料的关键砌块，尤其在诊疗一体化核素药物中不可替代，应用持续拓展。

图1 1,4,7-三氮杂环壬烷应用示意图

理化性质

1,4,7-三氮杂环壬烷外观为白色结晶性固体，熔点42–45℃，沸点254℃（760mmHg）、110–130℃/7mmHg。易溶于水、甲醇、乙醇等极性溶剂，微溶于氯仿。分子含3个仲胺氮，呈强碱性（pKa≈10.57），氮原子富电子、配位能力强，可与金属离子形成稳定螯合物；常温稳定，避免接触强氧化剂、酸、酰氯。

制备方法

以二乙烯三胺为原料，经磺酰化保护、环化、脱保护三步合成1,4,7-三氮杂环壬烷。二乙烯三胺与对甲苯磺酰氯（TsCl）反应，生成三磺酰化中间体；中间体与乙二醇二对甲苯磺酸酯在碱（如乙醇钠）作用下环合；浓硫酸或氢溴酸脱除磺酰基，经中和、萃取、蒸馏得纯品。工艺成熟、收率适中，是实验室与工业制备的标准路线。

应用

作为三齿螯合配体，1,4,7-三氮杂环壬烷与Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺、Co³⁺、镧系金属等形成高稳定配合物，用于配位催化、仿酶催化、金属分离。1,4,7-三氮杂环壬烷衍生为NOTA（1,4,7-三氮杂环壬烷-1,4,7-三乙酸），是68Ga、64Cu、177Lu等核素的关键螯合剂，用于PET/SPECT肿瘤显像、靶向放疗，生物相容性优、体内稳定。1,4,7-三氮杂环壬烷参与构建金属有机框架（MOF）、分子传感器、仿酶催化剂，用于离子识别、小分子活化与有机合成催化[1]。1,4,7-三氮杂环壬烷合成多齿配体、功能染料、高分子改性剂，引入大环三胺结构提升材料稳定性与功能性。

参考文献

[1]余焓; 龙韬; 曾勇; 宋明钰.烷基取代的1,4,7-三氮杂环壬烷配位金属过氧化物催化剂、复合型催化剂、制备方法及应用.[发明公开]上海元革新材料科技有限公司.2025-07-15.