基于B-N配位键的晶体材料、制备、拓扑结构转换方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种基于B

【技术实现步骤摘要】
基于B
‑
N配位键的晶体材料、制备、拓扑结构转换方法及其应用


[0001]本专利技术涉及配位化学和晶体化学
，具体涉及一种基于B
‑
N配位键的晶体材料、制备方法、拓扑结构转换方法及其在智能响应材料中的应用。

技术介绍

[0002]与非晶态材料相比，晶态材料具有在三维空间有序延展的规则结构。将响应位点引入晶体结构后，外部刺激信号能在晶体中进行更快、更有效的能量传递。基于外部刺激信号的晶体转换，特别是单晶
‑
单晶转换，可通过X射线衍射技术在分子水平上原位研究其结构转变，从而有利于阐明刺激响应机理和构效关系。对晶态转变的深入研究也有助于我们克服实现多功能化所面临的挑战，以及它们之间的相互关系，如吸附、磁性、光学或电学性质等，为将来设计高效传感器、分子机器等提供帮助。
[0003]单晶在外界刺激下容易导致结晶度的损失，或分解成小碎晶，因此实现高效温和的单晶
‑
单晶转换仍然是个挑战。配位聚合物由于配位键的高度动态性，有利于实现动态的结构调整来完成单晶
‑
单晶转换(如公开号为CN 111440329A的专利、公开号为CN 114702526A的专利)。
[0004]和常见的金属
‑
有机配位键相比，B
‑
N有机配位键具有更高的动态性，更有利于实现单晶
‑
单晶转换。此外，有机配位聚合物无金属毒性、密度小、且更具有结构可设计性，更适合进一步应用于智能响应材料。
[0005]一般地，晶体的拓扑结构变化越大，对其性能的改变则越显著，越有利于实现高对比度的智能响应材料。目前，基于有机配位聚合物晶体的单晶
‑
单晶转换研究较少，且尚未报道从1维聚合物单晶到0维大环单晶的可逆转换。

技术实现思路

[0006]针对本领域目前的不足之处，尤其是晶体拓扑结构转变难题，本专利技术提供了一种基于B
‑
N配位键的晶体材料，所述晶体材料包括具有0维拓扑结构的BN
‑
R晶体和具有1维拓扑结构BN
‑
P晶体。所述晶体材料结构新颖、性质可靠。利用B
‑
N配位键在溶剂中的高度动态性可以实现两种所述晶体材料间可逆的拓扑结构的转换。
[0007]本专利技术是通过如下技术方案实现的：
[0008]一种基于B
‑
N配位键的晶体材料，结构式如下式(1)、式(2)所示：
[0009][0010]式(1)为具有0维拓扑结构的BN
‑
R晶体的结构式；
[0011]式(2)为具有1维拓扑结构BN
‑
P晶体的结构式，式中n为8000～12000的整数。
[0012]优选地，所述基于B
‑
N配位键的晶体材料通过2,7
‑
双(4
‑
吡啶)
‑
9,9
‑
二甲基芴(N
‑
2)和2,2'
‑
(1,1'
‑
联苯基)
‑
4,4'
‑
双(1,3,2
‑
邻苯二酚硼酸酯)(B
‑
2)配位得到。
[0013]所述2,7
‑
双(4
‑
吡啶)
‑
9,9
‑
二甲基芴(N
‑
2)的结构式为：
[0014][0015]所述2,2'
‑
(1,1'
‑
联苯基)
‑
4,4'
‑
双(1,3,2
‑
邻苯二酚硼酸酯)(B
‑
2)的结构式为：
[0016][0017]本专利技术中，所述BN
‑
R晶体和所述BN
‑
P晶体之间可以实现可逆转换，同时实现拓扑结构的转换。
[0018]本专利技术还提供了所述的晶体材料的制备方法。所述制备方法操作简单，路线可靠，成本低。
[0019]一种所述的BN
‑
R晶体的制备方法，该制备方法为：将N
‑
2和B
‑
2置于邻二氯苯中，在80～120℃下进行反应，降温重结晶得到所述BN
‑
R晶体。
[0020]所述的BN
‑
R晶体的制备方法的合成线路如下：
[0021][0022]优选地，所述的BN
‑
R晶体的制备方法中，所述反应的温度为90℃。
[0023]一种所述的BN
‑
P晶体的制备方法，该制备方法为：将N
‑
2和B
‑
2置于甲苯或氯苯中，在80～120℃下进行反应，降温重结晶得到所述BN
‑
R晶体。
[0024]所述的BN
‑
R晶体的制备方法的合成线路a如下：
[0025][0026]所述的BN
‑
R晶体的制备方法的合成线路b如下：
[0027][0028]优选地，所述的BN
‑
P晶体的制备方法中，所述反应的温度为90℃。
[0029]优选地，所述BN
‑
R晶体或所述BN
‑
P晶体的制备方法中，所述N
‑
2、B
‑
2的摩尔比为1：0.9～1.1。
[0030]本专利技术还提供了所述的晶体材料的拓扑结构转换方法。所述拓扑结构转换方法操作简单，路线可靠。
[0031]所述的晶体材料的拓扑结构转换路线如下：
[0032][0033]一种所述BN
‑
R晶体向所述BN
‑
P晶体的拓扑结构转换方法，该拓扑结构转换方法为：将所述BN
‑
R晶体置于甲苯或氯苯中，在60
‑
80℃下进行反应，降温重结晶得到所述BN
‑
P晶体。
[0034]在氯苯辅助下，倾向于形成配位聚合物单晶，最终重结晶得到所述的BN
‑
P晶体。
[0035]优选地，所述BN
‑
R晶体向所述BN
‑
P晶体的拓扑结构转换方法为：将所述BN
‑
R晶体置于氯苯中，在70℃下反应至少4h，降温重结晶得到所述BN
‑
P晶体。
[0036]一种所述BN
‑
P晶体向所述BN
‑
R晶体的拓扑结构转换方法，该拓扑结构转换方法为：将所述BN
‑
P晶体置于邻二氯苯中，在60
‑
80℃下进行反应，降温重结晶得到所述BN
‑
R晶体。
[0037]在邻二氯苯的辅助下，倾向于形成配位大环单晶，最终重结晶得到所述的BN本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于B
‑
N配位键的晶体材料，其特征在于，结构式如下式(1)、式(2)所示：式(1)为具有0维拓扑结构的BN
‑
R晶体的结构式；式(2)为具有1维拓扑结构的BN
‑
P晶体的结构式，式中，n为8000～12000的整数。2.根据权利要求1所述的晶体材料，其特征在于，所述晶体材料通过2,7
‑
双(4
‑
吡啶)
‑
9,9
‑
二甲基芴和2,2'
‑
(1,1'
‑
联苯基)
‑
4,4'
‑
双(1,3,2
‑
邻苯二酚硼酸酯)配位得到。3.根据权利要求1所述的晶体材料，其特征在于，所述BN
‑
R晶体和所述BN
‑
P晶体之间可以实现可逆转换，同时实现拓扑结构的转换。4.根据权利要求1～3任一项所述的晶体材料的制备方法，其特征在于，所述BN
‑
R晶体的制备方法为：将N
‑
2和B
‑
2置于邻二氯苯中，在80～120℃下进行反应，降温重结晶得到所述BN
‑
R晶体。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄飞鹤，李光锋，单天宇，肖丁，
申请(专利权)人：浙江大学杭州国际科创中心，
类型：发明
国别省市：