线性C2对称性化合物、镧系多核配合物及其制备方法和应用技术

技术编号:25118727 阅读:32 留言:0更新日期:2020-08-05 02:46
本申请公开了一种线性C2对称性化合物、镧系多核配合物及其制备方法和应用,属于光化学超分子领域。所述线性C2对称性化合物结构式如下:

【技术实现步骤摘要】
线性C2对称性化合物、镧系多核配合物及其制备方法和应用
本申请涉及一种线性C2对称性化合物、镧系多核配合物以及它们的制备方法和应用,属于光化学超分子领域。
技术介绍
配位驱动自组装已经逐渐成为了一门成熟的构筑功能超分子结构的技术。然而,对比于受到广泛研究的过渡金属离子,以三价镧系金属离子为节点构筑超分子组装体的研究鲜有报道。尽管镧系元素具有丰富的光、电和磁学性质,其高核数组装体的合成目前仍受限于自身配位能力弱、配位数易变以及立体选择性差的问题。另外,目前多核稀土配合物的荧光量子产率难以超过6%,极大限制了多核稀土配合物在光学领域的应用研究。因此,开展研究以设计和构筑结构精细、功能复杂的镧系有机配合物具有重要的意义。在三维金属超分子结构的构筑中,镧系元素的引入有望赋予独特的光学性质,例如锐利的线状光谱、较大的Stokes位移和长的荧光寿命等。然而到目前为止,多核镧系配合物的荧光量子产率依然十分有限。在多数情况下,镧系元素仅作为连接节点,这对于镧系有机配合物而言是一个很大的遗憾。因此,从提高发光强度的角度而言,合成新的有机配体以实现强发光的镧系多核配合物的合成是迫切需要的。在镧系有机多面体配合物的合成方面,从对称性的角度考虑,多面体配合物的构筑应当在有机配体的合成中引入对称元素。例如,为了构造具有D3对称性的Ln2L3配合物,C2和C3对称轴应被引入到配体和镧系配位几何结构的设计中。对比于异位的C2对称性配体,线性配体的设计更有利于最大化笼的内部空腔和窗口尺寸。然而迄今为止,以苯或联苯桥连的线性配体与镧系元素组装得到的几乎都是Ln2L3三股螺旋体。因此,基于线性C2对称性配体合成高核数的镧系有机多面体依然是亟待解决的问题。
技术实现思路
根据本申请的一个方面,提供一种线性C2对称性化合物,该线性C2对称性化合物包含三氮唑-吡啶-酰胺(tpa)螯合基团,其不仅可通过提高线性C2配体的螯合角度而改善镧系高核数配合物的构筑,而且可通过克服内部酰胺键震动对能量的耗散而提高配体中间发色团到稀土中心能量传递的效率。所述线性C2对称性化合物,其特征在于,具有式I所示的结构式:其中,R选自C3~C12的烷基、C8~C12的芳烷基和中的一种,k=1~6;选自以下基团中的一种:说明性地,上述基团中,虚线表示其相应位置处可形成键连接,例如共价键连接。下文中,类似情况下绘制的虚线具有与此处相同的含义。可选地,式I中,R选自以下基团中的一种:可选地,式I中,选自具有式I-1所示结构式的基团中的一种:其中,m=1、2或3。在一个实施方案中,选自中的一种。根据本申请的另一个方面,提供了所述线性C2对称性化合物的制备方法,该方法可将三氮唑-吡啶-酰胺(tpa)螯合基团修饰在线性C2对称性配体上。所述线性C2对称性化合物的制备方法,其特征在于,包括:将含有叠氮化合物和炔烃化合物的混合物在50~70℃下反应,得到所述线性C2对称性化合物;其中,所述反应为三氮唑关环反应;所述叠氮化合物选自具有式II所示结构式的化合物中的至少一种:所述炔烃化合物选自具有式III所示结构式的化合物中的至少一种:所述叠氮化合物可使用合适的原料,借鉴已知的方法制备,例如通过本申请实施例中记载的方法获得。所述炔烃化合物可使用合适的原料,借鉴已知的方法制备,例如通过本申请实施例中记载的方法获得。可选地,所述反应的温度的上限选自70℃、68℃、66℃、64℃、62℃、60℃、58℃、56℃、54℃、52℃,下限选自50℃、52℃、54℃、56℃、58℃、60℃、62℃、64℃、66℃、68℃。优选地,所述反应的温度为60℃。可选地,所述反应的时间为12~36小时。可选地,所述反应的时间的上限选自36小时、32小时、28小时、24小时、20小时、16小时,下限选自12小时、16小时、20小时、24小时、28小时、32小时。优选地,所述反应的时间为24小时。可选地,所述叠氮化合物与所述炔烃化合物的摩尔比为1:2~1:4。可选地,所述叠氮化合物与所述炔烃化合物的摩尔比的上限选自1:4、1:3.75、1:3.5、1:3.25、1:3、1:2.75、1:2.5、1:2.25,下限选自1:2、1:2.25、1:2.5、1:2.75、1:3、1:3.25、1:3.5、1:3.75。优选地,所述叠氮化合物与所述炔烃化合物的摩尔比为1:2.5~1:3。可选地,所述混合物还包含硫酸酮和抗坏血酸钠。可选地,所述硫酸酮与所述叠氮化合物的摩尔比为0.8:1~1:1。可选地,所述硫酸酮与所述叠氮化合物的摩尔比上限选自1:1、0.99:1、0.98:1、0.97:1、0.96:1、0.95:1、0.94:1、0.93:1、0.92:1、0.91:1、0.9:1,下限选自0.8:1、0.81:1、0.82:1、0.83:1、0.84:1、0.85:1、0.86:1、0.87:1、0.88:1、0.89:1、0.9:1、0.91:1。优选地,所述硫酸酮与所述叠氮化合物的摩尔比为0.9:1~0.91:1。可选地,所述抗坏血酸钠与所述叠氮化合物的摩尔比为1.5:1~2.5:1。可选地,所述抗坏血酸钠与所述叠氮化合物的摩尔比的上限选自2.5:1、2.4:1、2.3:1、2.2:1、2.1:1、2:1、1.9:1、1.8:1、1.7:1、1.6:1,下限选自1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、1.9:1、2:1、2.1:1、2.2:1、2.3:1、2.4:1。优选地,所述抗坏血酸钠与所述叠氮化合物的摩尔比为2.1:1。可选地,所述混合物还包含溶剂。可选地,所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜/甲醇中的至少一种。优选地,所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。可选地,所述反应在搅拌下进行。可选地,所述反应后,对所得物进行分离纯化。在一个具体实施方案中,所述线性C2对称性化合物的制备方法包括:其中,HATU为2-(7-偶氮苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯,DMF为N,N-二甲基甲酰胺,THF为四氢呋喃,TMSA为三甲基硅基乙炔,TEA为三乙胺,RT为室温,SA为抗坏血酸钠。根据本申请的又一个方面,提供了一种镧系多核配合物,该镧系多核配合物具有强的发光性能,并且包括高核数的镧系有机多面体笼(基于线性C2对称性配体)。所述镧系多核配合物,其特征在于,具有如式VI所示的通式:Ln2nL3n式IV其中,Ln选自镧系元素中的一种;L为有机配体,其选自上述线性C2对称性化合物、根据上述方法制备得到的线性C2对称性化合物中的一种;n选自1或2;其中,L中的氮原子和氧原子与Ln配位。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种线性C2对称性化合物,其特征在于,具有式I所示的结构式:/n

【技术特征摘要】
20190128 CN 20191008121871.一种线性C2对称性化合物,其特征在于,具有式I所示的结构式:



其中,R选自C3~C12的烷基、C8~C12的芳烷基和中的一种,k=1~6;

选自以下基团中的一种:





2.根据权利要求1所述的线性C2对称性化合物,其特征在于,式I中,R选自以下基团中的一种:



优选地,式I中,选自具有式I-1所示结构式的基团中的一种:



其中,m=1、2或3。


3.权利要求1或2所述的线性C2对称性化合物的制备方法,其特征在于,包括:
将含有叠氮化合物和炔烃化合物的混合物在50~70℃下反应,得到所述线性C2对称性化合物;
其中,所述反应为三氮唑关环反应;
所述叠氮化合物选自具有式II所示结构式的化合物中的至少一种:



所述炔烃化合物选自具有式III所示结构式的化合物中的至少一种:





4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述反应的时间为12~36小时;
优选地,所述叠氮化合物与所述炔烃化合物的摩尔比为1:2~1:4;
优选地,所述混合物还包含硫酸酮和抗坏血酸钠;
更优选地,所述硫酸酮与所述叠氮化合物的摩尔比为0.8:1~1:1;
更优选地,所述抗坏血酸钠与所述叠氮化合物的摩尔比为1.5:1~2.5:1;
优选地,所述混合物还包含溶剂;
更优选地,所述溶剂选自N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亚砜/甲醇中的至少一种。


5.一种镧系多核配合物,其特征在于,所述镧系多核配合物具有如式VI所示的通式:
Ln2nL3n式IV...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙庆福郭小青
申请(专利权)人:中国科学院福建物质结构研究所
类型:发明
国别省市:福建;35

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