一种具有光热双重响应性的手性过盈螺烯类分子马达及其制备方法技术

一种具有光热双重响应性的手性过盈螺烯类分子马达及其制备方法，其中制备方法包括步骤：将硫酮类化合物和叠氮化合物在催化剂的作用下发生偶联反应生成带有活性位点的光驱动手性可翻转的过盈螺烯类化合物，然后将过盈螺烯类化合物与胆固醇或其衍生物反应以在过盈螺烯类化合物的至少一个活性位点接枝胆固醇基团。本发明专利技术制备得到的手性过盈螺烯类分子马达具有迅速的光响应性和温度依赖的热回复行为，同时也具有温度依赖的手性大小，取代基的存在不影响分子的光之异构化行为，有望应用并制备出较新一代的多响应材料，在智能软体材料，或者响应性光子晶体上有广泛的应用的前景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种具有光热双重响应性的手性过盈螺烯类分子马达及其制备方法


[0001]本专利技术涉及多响应功能分子及其制备
，具体涉及一种具有光热双重响应性的手性过盈螺烯类分子马达及其制备方法。

技术介绍

[0002]手性过盈螺烯类分子马达由荷兰科学家B.L.Feringa课题组提出，并成功合成出不同结构的衍生物，因此而获得2016年诺贝尔化学奖。由于此类分子不仅具有一般的光响应分子所具有的光响应顺反异构，使得具有分子结构变化的功能，而且还具有绝大多数光响应分子所不具备的手性翻转的功能，而被广泛应用。
[0003]基于过盈螺烯类分子马达的手性动态可调控的胆甾相液晶，反射带隙可调，且因为分子马达对紫外光的大量的吸收可形成在螺距方向的光辐照强度的梯度，进而形成梯度的螺距，实现宽波。将此类丙烯酸酯类的分子马达的衍生物和可聚合的液晶单体结合，可制备机器人抓手、高分子振荡器等智能软体材料。所以此分子在智能软体机器人、彩色光子晶体或者宽波节能智能窗等领域都有着广泛的研究和重要的应用。
[0004]目前，手性过盈螺烯类分子马达的应用中，分子主体或者各类衍生物只能够对光源刺激响应，只具有单一的响应性能。然而，具有多重响应性的手性过盈螺烯类分子马达的合成与制备将具有更加广泛的应用，但是鲜有人研究。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术提供了一种具有光热双重响应性的手性过盈螺烯类分子马达，以解决现有手性过盈螺烯类分子马达只具有单一的响应性能的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种具有光热双重响应性的手性过盈螺烯类分子马达，该具有光热双重响应性的手性过盈螺烯类分子马达的结构通式如下式(1)所示：
[0007][0008]其中，R1‑
R8独立选自H，或者(2)
‑
(11)式中的任一基团，且R1‑
R8中至少有一个基团选自式(11)，(2)
‑
(11)式中的n为0
‑
20之间的整数；X选自(12)
‑
(15)式中的任一基团；y为0或者1；m为0或者1。
[0009]根据本专利技术的另一方面，本专利技术该提供了一种具有光热双重响应性的手性过盈螺烯类分子马达的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0010]将硫酮类化合物和叠氮化合物在催化剂的作用下发生偶联反应生成带有活性位点的光驱动手性可翻转的过盈螺烯类化合物；
[0011]将过盈螺烯类化合物与胆固醇或其衍生物反应以在过盈螺烯类化合物的至少一个活性位点接枝胆固醇基团；
[0012]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述叠氮化合物具有如下任意一种的结构：
[0013][0014]其中R1‑
R8独立选自H，或者(2)
‑
(11)式中的基团，X选自(12)
‑
(15)式中的任一基
团；
[0015]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述硫酮化合物具有如下任意一种的结构：
[0016][0017]其中R1‑
R8独立选自H，或者(2)
‑
(11)式中的基团，X选自(12)
‑
(15)式中的任一基团。
[0018]作为本专利技术的进一步优选技术方案，所述胆固醇的衍生物具有如下的结构：
[0019][0020]作为本专利技术的进一步优选技术方案，硫酮类化合物和叠氮化合物的反应中，叠氮化合物的反应当量为硫酮类化合物的1
‑
1.5；活性位点接枝胆固醇基团的反应中，过盈螺烯类化合物的溶液中加入1
‑
1.2当量胆固醇衍生物。
[0021]作为本专利技术的进一步优选技术方案，硫酮化合物通过酮类化合物与劳森试剂反应得到。
[0022]作为本专利技术的进一步优选技术方案，酮类化合物通过萘或者萘的衍生物和丙烯酸或者丙烯酸的衍生物在多聚磷酸的作用下反应生成，或者为芴酮或芴酮的衍生物。
[0023]作为本专利技术的进一步优选技术方案，叠氮化合物由酮类化合物与水合肼反应后再与二氧化锰低温氧化反应得到。
[0024]本专利技术的具有光热双重响应性的手性过盈螺烯类分子马达，能够在紫外光辐照下快速发生手性翻转，撤去紫外光源后，可自发热回复到初始的状态，且热回复的速率和温度呈现一级动力学相关关系；通过将胆固醇及其衍生物引入到分子马达取代基上，胆固醇基团可随光致异构化手性翻转而发生变化，使其手性大小可随温度发生变化，变化灵敏。基于此，使得本专利技术的手性过盈螺烯类分子马达可对多重刺激源响应，从而拓宽了其实际应用的范围。
[0025]本专利技术的具有光热双重响应性的手性过盈螺烯类分子马达的制备方法，提出了一种操作简易的方法，将具有热响应性能的胆固醇衍生物和光驱动手性可翻转的过盈螺烯类化合物相结合，制备出了既能够对光响应发生光致手性翻转，又能够对热响应发生手性大小的变化的双功能分子马达；该分子马达具有胆固醇的热响应性，使得整个分子能对热刺激源响应。因此，该分子有望制备出较新一代的多响应材料，在智能软体材料，或者响应性光子晶体上有广泛的应用的前景。
附图说明
[0026]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0027]图1为本专利技术实施例1的手性过盈螺烯类分子马达在紫外光辐照前后的吸收光谱
曲线；
[0028]图2为本专利技术实施例1的手性过盈螺烯类分子马达在紫外光辐照前后的圆二色光谱曲线；
[0029]图3为本专利技术实施例1的手性过盈螺烯类分子马达的手性螺旋扭曲力随温度发生变化的趋势图。
[0030]本专利技术目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0031]以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。
[0032]除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本专利技术创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
[0033]本专利技术提供了一种具有光热双重响应性的手性过盈螺烯类分子马达，该化合物的结构通式如下式(1)所示：
[0034][0035][0036]其中，R1‑
R8独立选自H，或者(2)
‑
(11)式中的任一基团，且R1‑
R8中至少有一个基团选自式(11)，(2)
‑
(11)式中的n为0
‑
20之间的整数；X选自(12)
‑
(15)式中的任一基团；y为0或者1。
[0037]该化合物在紫外光的辐照下发生光致异构化的过程中，分子的手性大小发生变化，最终发生翻转，在停止激发后可自发地回复到初始的热稳定状态。同时分子具有热响应性的胆甾醇取代基，胆甾醇分子的手性大小可随温度发生显著的变化，因此，胆甾醇接枝的分子马达本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有光热双重响应性的手性过盈螺烯类分子马达，其特征在于，该具有光热双重响应性的手性过盈螺烯类分子马达的结构通式如下式(1)所示：其中，R1‑
R8独立选自H，或者(2)
‑
(11)式中的任一基团，且R1‑
R8中至少有一个基团选自式(11)，(2)
‑
(11)式中的n为0
‑
20之间的整数；X选自(12)
‑
(15)式中的任一基团；y为0或者1；m为0或者1。2.一种权利要求1所述的具有光热双重响应性的手性过盈螺烯类分子马达的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将硫酮类化合物和叠氮化合物在催化剂的作用下发生偶联反应生成带有活性位点的光驱动手性可翻转的过盈螺烯类化合物；将过盈螺烯类化合物与胆固醇或其衍生物反应，以在过盈螺烯类化合物的至少一个活性位点接枝胆固醇基团。3.根据权利要求2所述的具有光热双重响应性的手性过盈螺烯类分子马达的制备方法，其特征在于，所述叠氮化合物具有如下任意一种的结构：
其中R1‑
R8独立选自H，或者(2)
‑
(11)式中的基团，X选自(12)
‑
(15)式中的任一基团。4.根据权利要求2所述的具有光热双重响应性的手性过盈螺烯类分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨槐，保金映，孙健，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：