背景及概述[1][2]
簇状化合物。由二聚环戊二烯与氢在适当催化剂存在下反应得到由10个碳原子，16个氢原子构成的环状四面体，这是一种高对称性的笼状化合物。金刚烷系由于其碳原子的空间排布结构与金刚石点阵基本单元相同而得美名金刚烷。
金刚烷的特点是热稳定性高，优良的润滑性，亲油能力极大，无味、反应活性比苯低，其衍生物易合成。 可用来制造特种高分子，尤其是光学及光敏材料；还可用于汽油生产、助催化剂、润滑油及药品生产，也可用作农业化学品及日用化学品等，是一种良好的新型有机材料。
制备[4]
步骤1(负载金属的固体酸催化剂的制备)
将235克进行钠离子交换的Y型沸石经搅拌悬浮在2,000克纯水中，并向 该悬浮液中加入稀硝酸水溶液，由此将悬浮料浆的pH调节为5.5。然后，将246g 硝酸镧六水合物溶解在500g热水中，再将该硝酸镧溶液与上述悬浮料浆逐渐混 合。其后，将混合物加热升温至90℃，搅拌该混合物30分钟后，过滤并洗涤。 然后，将洗涤的滤饼在110℃干燥过夜，并将所得物在600℃烘焙3小时。
将烘 焙的粉末再次经搅拌悬浮在2,000克纯水中制得料浆，并在该料浆中加入228g 硫酸铵，将全部物料在95℃搅拌30分钟后，过滤并洗涤。将该洗涤的滤饼再次 悬浮在2000g纯水中，相同的离子交换操作连续进行两次。之后，使所得物在110℃干燥过夜。然后，将所得物装入管状容器中，在 100％水蒸气中，在510℃对全部物料进行30分钟汽蒸。
其后，将所得粉末悬浮 于2000g纯水中，并将32g的25质量％的硫酸逐渐加入该悬浮液中，再在95 ℃加热30分钟。之后，过滤和洗涤所得物，然后将其再次悬浮在2000g纯水中。将180g 1.71 质量％的氯化四胺合铂水溶液加入悬浮液中，并在60℃下搅拌全部物料30分钟。 所得物被过滤及洗涤之后，将其在110℃干燥过夜，由此通过离子交换制备得到 由负载0.87质量％铂的含La的Y型沸石组成的催化剂。
步骤2
(1)反应-浓缩步骤
将20g制备步骤1中获得的催化剂填充到由不锈钢制成的反应管中，并将该催化剂在空气气流中在300℃烘焙3小时。用氮置换后，在常压下，于氢气流中，将所得物在300℃进行氢还原2小时。其后，开始供给78质量％的通过将TMN溶解在萘烷中制得的溶液和氢，在300℃、5MPa、WHSV＝2.4h-1和氢/TMN(摩尔比)＝2的条件下，连续进行异构化反应。反应结果如下；TMN转化率为82％，以及金刚烷的收率是11％。
通过塔底温度为180℃的15级常压蒸馏将液体反应混合物浓缩至金刚烷浓 度为30.0质量％。该浓缩物包含49.1质量％未反应的TMN(内TMN＝0.4质量％， 外TMN＝48.7质量％)和16.0质量％的副产物。
(2)纯化步骤
将300g上述步骤(1)中获得的用作结晶材料的浓缩物装入烧瓶中，并在120 ℃搅拌溶解。这时内TMN/金刚烷的比率(质量比)是0.01。在继续搅拌的同时，为了结晶，将所得物的温度缓慢降低至10℃，由此获得其中金刚烷已沉淀的料浆。之后，使料浆通过70μm的玻璃过滤器过滤。所得金刚烷晶体包含15质量％未反应的TMN和5质量％的副产物。
将75g金刚烷晶体和75g异丙醇一起添加到70μm的玻璃过滤器上，并用抽吸过滤使全部物料进行置换式洗涤(replacing washing)。洗涤后，经空气干燥将异丙醇从晶体中蒸发除去，由此获得59g干燥后的晶体。通过气相色谱法的晶体分析证实获得了TMN含量为1质量％、副产物含量为1质量％、纯度为98质量％的金刚烷。按照如下所述测定所得金刚烷晶体的着色。
即，以金刚烷晶体/THF的比率(质量比)为1/10，将金刚烷晶体溶解在四氢呋喃中(THF)，用波长为375纳米的光测定溶液的吸光率。预先用APHA标准溶液建立表示吸光率和APHA色度之间关系的分析曲线，并将测定值转换为APHA色度。结果，晶体的APHA色度为1。
应用 [2-3]
一、用于制作表面活性剂：
金刚烷是一种由10个碳原子和16个氢原子构成的高度对称的笼状饱和烃，其碳原子骨架类似于金刚石的一个晶格单元，在其分子量范围内，金刚烷是已知化合物中最接近立体球形的烃类分子。这种刚性环系和周正对称结构决定了金刚烷及其衍生物具有独特的物理化学性质：无毒无味、密度大、熔点高、热稳定性好、脂溶性好、生物活性高、抗病毒性 强、极度亲油等。由于金刚烷的这种特殊性质，以金刚烷作为疏水链联结基的多子季铵盐阳离子表面活性剂表现出了较高的表面活性和较差的水溶性。
因此，可以设想当以金刚烷作为传统Bola表面活性剂的疏水链联结核心，以亲油性好的苯基并辅以柔性的直链烷基作为其疏水链，以表面活性强的磺酸钠作为其亲水头基，预计得到的新化合物可改善现有金刚烷系表面活性剂的水溶性，而且具有金刚烷生物活性高、杀菌抗病毒作用强的特点，可广泛应用于日用化工、医药卫生、功能材料、生物工程等领域。
CN201110059955.0利用金刚烷高度对称的结构特点及亲油性好、生物活性高、杀菌抗病毒作用强等独特的物化性质，结合磺酸盐表面活性剂表面活性强和Bola型表面活性剂水溶性好的特点，设计并合成出一类含金刚烷的Bola型表面活性剂。
这种Bola型表面活性剂以金刚烷作为其疏水链联结核心，以亲油性好的苯基并辅以柔性的直链烷基作为其疏水链，以表面活性强的磺酸钠作为其亲水头基，预计其降低水溶液表面张力的能力和杀菌抗病毒的能力将大大优于传统的Bola型表面活性型，还能改善现有金刚烷系表面活性剂的水溶性，可广泛应用于日用化工、医药卫生、功能材料、生物工程等领域。本发明所涉及的一种含金刚烷的表面活性剂，即金刚烷-1,3-二苯乙醚磺酸钠，其结构如下：
制备方法包括如下步骤：
(1) 1,3-二溴金刚烷的合成：在150ml三口烧瓶中，加入金刚烷20g(0.147mol)、二氯甲烷20ml、铁粉0.8g(0.014mol)，通入氮气，0～5℃温度条件下，边搅拌边缓慢滴加18ml溴素(54g，0.34mol)，然后在15～25℃温度条件下反应8小时，除去过量溴素，所得固体经水洗、干燥、甲醇/水重结晶得到1,3-二溴金刚烷。
(2) 1,3-二(4-羟苯基)金刚烷的合成：取干燥后的1,3-二溴金刚烷6g(20.4mmol)、苯酚40g(0.425mol)和三氯化铝1.36g(10.2mmol)加入150ml反应瓶中，80～85℃反应10小时，热水洗涤除去苯酚，抽滤，干燥，甲醇重结晶，得1,3-二(4-羟苯基)金刚烷。
(3) 1,3-二(4-羟苯基)金刚烷的碱化：将1,3-二(4-羟苯基)金刚烷溶于有机溶剂中，在30～50℃温度条件，惰性气体保护下加入碱化试剂(视所用碱化试剂的不同，加料顺序亦有所不同，详见实施例)，剧烈搅拌反应0.5～2小时。
(4)金刚烷-1,3-二苯乙醚磺酸的合成：惰性气体保护下，向步骤(3)所得的 1,3-金刚烷二苯酚碱溶液中缓慢添加磺烷基化试剂，然后在50～80℃温度条件下反应1～5小时，加水抽滤除去不溶性杂质，再用盐酸将所得滤液中和，析出的固体经抽滤、干燥后即得到金刚烷-1,3-二苯乙醚磺酸。
(5)金刚烷-1,3-二苯乙醚磺酸钠的合成：取一定量的金刚烷-1,3-二苯乙醚磺酸，悬浮于25℃温水中，边搅拌边缓慢滴加氢氧化钠溶液，至白色悬浮物完全溶解，此时pH值为10～11，减压蒸馏除水，即得到金刚烷-1,3-二苯乙醚磺酸钠固体。
二、用于制备1-金刚烷醇
1-金刚烷醇，化学名称为1-三环[3.3.1.1(3.7)]癸醇，分子式为C10H16O，熔点>240 ℃，溶于有机溶剂，不溶于水，有升华性。1-金刚烷醇作为一种重要的精细化学品，在医药、电子材料和化妆品领域有广泛的应用，如用于制造合成金刚烷衍生物和阿达巴林，用于制备光致抗蚀剂的单体、光致变色化合物。CN201611039864.X提供一种1-金刚烷醇的制备方法，包括如下步骤：
(1)将金刚烷加入到溴素及水的混合体系中，依次经三个温度阶段保温反应，反应 生成1-溴代金刚烷，得到含有1-溴代金刚烷的混合体系；其中，所述三个温度阶段依次为：40-60℃、70-90℃、100-120℃；所述溴素与所述金刚烷的摩尔比为1.1-1.9:1，所述水与所述金刚烷的质量比为 0.05-0.3:1；
(2)将步骤(1)制备得到的含有1-溴代金刚烷的混合体系，30-60℃常压蒸馏出过 量的溴素，至无溴素滴下，控制混合体系温度，滴加焦亚硫酸钠的水溶液，保温反应，制备得 到1-金刚烷醇粗品，其中，所述焦亚硫酸钠水溶液质量百分浓度为10-40％；所述焦亚硫酸钠与步骤(1)所述金刚烷的摩尔比为0.1-0.5；
(3)将步骤(2)制备得到的1-金刚烷醇粗品加入到水和与水互溶的有机溶剂组成 的混合溶剂中，加入活性炭后进行加热，过滤，滤液析晶，抽滤，即得到所述1-金刚烷醇。
主要参考资料
[1] 中外誉称大辞典
[2] CN201110059955.0 一种含金刚烷的表面活性剂及其制备方法
[3] CN201611039864.X 一种1-金刚烷醇的制备方法
[4] CN200580006594.6 金刚烷制备方法