三维拓扑分子三叶结的制备方法与三维拓扑分子三叶结技术

本发明专利技术提供三维拓扑分子三叶结的制备方法，依该制备方法制得的金属三维拓扑分子三叶结和有机三维拓扑分子三叶结。该三维拓扑分子三叶结的制备方法包括：将含有联吡啶二醛类化合物的卤代烷烃类溶液与含有烷基或烷氧基桥连的联苯胺类化合物的乙腈溶液或丙酮溶液混合，得混合液，其中，所述联吡啶二醛类化合物、所述联苯胺类化合物和所述脂溶性金属模板离子的摩尔比为1∶0.8

【技术实现步骤摘要】
三维拓扑分子三叶结的制备方法与三维拓扑分子三叶结


[0001]本专利技术涉及超分子化学领域，尤其涉及一种三维拓扑分子三叶结的制备方法，以及三维拓扑分子三叶结。

技术介绍

[0002]分子三叶结由于具有复杂且迷人的拓扑缠绕结构，近年来吸引了众多科研人员的关注。自1989年Sauvage课题组采用线性螺旋策略合成出首例分子三叶结以来，成功地构筑拓扑分子结的普适方法使得分子三叶结的一些应用也得以发展起来，如强阴离子结合的主客体化学研究，不对称催化或作为抗癌药物的应用等有趣的化学性质逐渐被人们知晓。
[0003]现有分子三叶结的制备方法，大多是采用线性螺旋和环形螺旋策略，分多个步骤逐步合成。具体地，首先自组装形成具有合适空间取向的三螺旋，然后将三螺旋的末端官能团通过共价键捕获，形成最终的产物。该方法需要巧妙地设计满足反应需求的配体，但无法通过微小调整配体的分子结构来实现制备不同结构和功能的分子三叶结。另外，共价键的捕获过程会形成不同结构的副产物，同时也对三叶结结构的分离带来相应的困难。并且，多个步骤逐步合成会导致最终产物的产率较低，一般只有40
‑
70％。
[0004]因此，提供一种能通过微小调整配体结构便能制备不同结构且具有较高产率的三维拓扑分子三叶结的方法实为必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种一步法合成三维拓扑分子三叶结的制备方法。
[0006]本专利技术的一技术方案提供的三维拓扑分子三叶结的制备方法，包括：将含有联吡啶二醛类化合物的卤代烷烃类溶液，与含有烷基或烷氧基桥连的联苯胺类化合物的乙腈溶液或丙酮溶液混合，得混合液；向所述混合液中加入脂溶性金属模板离子，于45
‑
60℃下反应18
‑
24小时，制得金属三维拓扑分子三叶结，其中，所述联吡啶二醛类化合物、所述联苯胺类化合物和所述脂溶性金属模板离子的摩尔比为1∶0.8
‑
1.5∶0.5
‑
0.8，所述脂溶性金属模板离子选自Fe
2+
、Zn
2+
、Cu
2+
、Co
2+
、Ni
2+
中的一种。
[0007]所述联吡啶二醛类化合物的化学通式为：
[0008]其中R选自以下基团中的任一种：
[0009][0010]所述联苯胺类化合物的化学通式为：
[0011]其中R
′
选自以下基团中的任一种：
[0012][0013][0014]在本专利技术的一个实施例提供的三维拓扑分子三叶结的制备方法中，所述卤代烷烃类溶液的溶剂选自二氯甲烷、氯仿、四氯乙烷、1，2
‑
二氯乙烷中的一种。
[0015]在本专利技术的一个实施例提供的三维拓扑分子三叶结的制备方法中，所述联吡啶二醛类化合物、联苯胺类化合物和金属模板离子的摩尔比为1∶0.8
‑
1.0∶0.6
‑
0.7。
[0016]在本专利技术的一些实施例提供的三维拓扑分子三叶结的制备方法中，该三维拓扑分子三叶结的制备方法还进一步包括纯化所述金属拓扑分子三叶结，制得纯金属拓扑分子三叶结。该纯化可以是采用乙醚沉淀并结晶处理。
[0017]在本专利技术的一些实施例提供的三维拓扑分子三叶结的制备方法中，该三维拓扑分子三叶结的制备方法还包括还原所述金属拓扑分子三叶结，制得有机三维拓扑分子三叶结。
[0018][0019]在本专利技术的一个实施例提供的三维拓扑分子三叶结的制备方法中，所述还原所述金属拓扑分子三叶结，是采用硼烷四氢呋喃试剂或硼氢化钠试剂，还原所述金属拓扑分子三叶结中的亚胺为胺类化合物，从而制得有机三维拓扑分子三叶结。
[0020]在本专利技术一个实施方式提供的三维拓扑分子三叶结的制备方法中，所述联吡啶二醛类化合物与所述含有烷基或烷氧基桥连的联苯胺类化合物之间的反应通式是：
[0021][0022]本专利技术的另一目的在于，提供一种金属三维拓扑分子三叶结。
[0023]本专利技术一个实施例提供的金属三维拓扑分子三叶结化合物的结构通式为其中，n等于零或为正整数，m为大于或等于2的正整数，m
′
为大于或等于4的正整数，q等于0或3，I等于0或3，M选自Fe、Zn、Cu、Co、Ni中的一种，其化学结构式为：
[0024]其中R选自以下基团中的任一种：
[0025]其中R
′
选自以下基团中的任一种：
[0026][0027][0028]本专利技术的又一目的在于，提供一种有机三维拓扑分子三叶结。
[0029]所述有机三维拓扑分子三叶结的结构通式为：(C
38
H
28
N4)3O
n
C
m
H
m
，SqN
I
，其中，n等于零或为正整数，m为大于或等于2的正整数，m
′
为大于或等于4的正整数，q等于0或3，1等于0或3，其化学结构式为：
[0030]其中R选自以下基团中的任一种：
[0031][0032][0033]其中R
′
选自以下基团中的任一种：
[0034][0035]相对现有技术，本专利技术提供的三维拓扑分子三叶结的制备方法，通过精准分子设计，选择联吡啶二醛类化合物和所述联苯胺类化合物，利用嵌套反螺旋策略，在脂溶性模板金属离子的诱导下，一步合成三维拓扑分子三叶结化合物，目标产物的产率高。并且，可以通过微调节配体即联苯胺类化合物的分子结构实现制备不同结构和功能的分子三叶结。
附图说明
[0036]图1是实施例一提供的制备方法制得的分子三叶结的氘代丙酮中核磁氢谱图。
[0037]图2是实施例一提供的制备方法制得的分子三叶结的高分辨质谱图。
[0038]图3是实施例二提供的制备方法制得的分子三叶结的氘代丙酮中核磁氢谱图。
[0039]图4是实施例二提供的制备方法制得的分子三叶结的高分辨质谱图。
[0040]图5是实施例三提供的制备方法制得的分子三叶结的氘代丙酮中核磁氢谱图。
[0041]图6是实施例三提供的制备方法制得的分子三叶结的高分辨质谱图。
[0042]图7是实施例四提供的制备方法制得的分子三叶结的氘代丙酮中核磁氢谱图。
[0043]图8是实施例四提供的制备方法制得的分子三叶结的高分辨质谱图。
[0044]图9是实施例五提供的制备方法制得的分子三叶结的氘代丙酮中核磁氢谱图。
[0045]图10是实施例五提供的制备方法制得的分子三叶结的核磁碳谱图。
[0046]图11是实施例五提供的制备方法制得的分子三叶结的高分辨质谱图。
[0047]图12是实施例一至四制得的金属拓扑分子三叶结的晶体结构图。
具体实施方式
[0048]以下结合实施例和附图，对本专利技术提供的三维拓扑分子三叶结的制备方法与三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维拓扑分子三叶结的制备方法，包括：将含有联吡啶二醛类化合物的卤代烷烃类溶液，与含有烷基或烷氧基桥连的联苯胺类化合物的乙腈溶液或丙酮溶液混合，得混合液；向所述混合液中加入脂溶性金属模板离子，于45
‑
60℃反应18
‑
24小时，制得金属三维拓扑分子三叶结；所述联吡啶二醛类化合物、所述联苯胺类化合物和所述脂溶性金属模板离子的摩尔比为1∶0.8
‑
1.5∶0.5
‑
0.8；所述脂溶性金属模板离子选自Fe
2+
、Zn
2+
、Cu
2+
、Co
2+
、Ni
2+
中的一种。2.根据权利要求1所述的三维拓扑分子三叶结的制备方法，其特征在于，所述联吡啶二醛类化合物的化学通式为：其中R选自以下基团中的任一种：其中R选自以下基团中的任一种：3.根据权利要求1所述的三维拓扑分子三叶结的制备方法，其特征在于，所述联苯胺类化合物的化学通式为：
其中R
′
选自以下基团中的任一种：4.根据权利要求1所述的三维拓扑分子三叶结的制备方法，其特征在于，所述卤代烷烃类溶液的溶剂选自二氯甲烷、氯仿、四氯乙烷、1，2
‑
二氯乙烷中的一种。5.根据权利要求1所述的三维拓扑分子三叶结的制备方法，其特征在于，所述联吡啶二醛类化合物、所述联苯胺类化合物和所述脂溶性金属模板离子的摩尔比为1∶0....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志常，吴林，
申请(专利权)人：西湖大学，
类型：发明
国别省市：