[发明专利]一种贝蒂碱类冠醚超分子化合物及其合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种贝蒂碱类冠醚超分子化合物及其合成方法，是以贝蒂碱为客体分子、通过贝蒂碱分子中的胺基基团与冠醚分子中氧原子形成稳定的N---H…O氢键的形式堆积而成。属于有机化学技术领域。

技术背景

近年来，由于生物组织的介电特性在体测量技术中的发展，使微波诊断肿瘤成为可能。具有高的介电常数的铁电材料已经被广泛的应用于高科技领域：作为介电共振器及过滤器来储存和传递微波通讯信号，使通过耳麦传输无线电信号成为可能。介电性是指化合物在电场作用下，表现出对静电能的储存和损耗的性质，通常用介电常数和介电损耗来表示。介电特性应用范围非常广泛，在存储、加工、保鲜、灭菌灭虫、清洗分级、无损检测等诸多领域都有应用。

我们知道许多固体状态的物理性质，如热电(pyroelectricity)，压电(piezoelectricity)，铁电(ferroelectricity)，机械发光或摩擦发光(mechanoluminescence)和二阶非线性光学(或倍频效应SHG)都要求在宏观上是非中心对称的。虽然这些性质在许多高新技术领域的重要应用，然而合理的构筑这些结构定向排列的超分子固体(非中心对称或手性)面临着巨大的挑战。因为以往人们都是随机发现这些极性固体。我们利用晶体工程原理，用简单的手性有机筑块去合成一些极性或手性的固体材料，开发它们在铁电材料的应用。具体的作法是利用贝蒂碱这种本身含有一个手性中心的分子为有机构筑块，我们能预测或控制由此产生的配位聚合物为非中心对称。

另一方面，冠醚又称“大环醚”，是一类含有多个氧原子的大环化合物，包含有多个醚基团。冠醚的空穴结构对离子有选择作用。冠醚最大的特点就是能与正离子，尤其是与碱金属离子络合，并且随环的大小不同而与不同的金属离子络合。18-冠-6除了与钾离子之间有着很高的亲和性，也能与质子化的胺盐络合，形成包合物(inclusion compounds)。。最近日本的Tomoyuki Akutagawa和Takayoshi Nakamura等对苯并18-冠-6，间氟苯胺和(n-Bu4N)TNi(dmit)形成的超分子包合物进行了研究，他们发现，这类超分子包合物也属于分子运动型铁电体。

本发明综合贝蒂碱的手性中心和冠醚空穴作用的特点，成功合成了以大分子为客体分子，通过氢键堆积作用形成的贝蒂碱冠醚超分子化合物，进一步开发它们在铁电材料方面的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的贝蒂碱类冠醚超分子化合物。

本发明的另一目的在于提供一种简洁高效、原子经济性高的符合晶体工程理论的贝蒂碱类冠醚超分子化合物的合成方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种贝蒂碱类冠醚超分子化合物，其结构如下所示：

一种贝蒂碱类冠醚超分子化合物的合成方法，其特征在于：在超低温的条件下，在甲醇溶剂中，通过N-H...O氢键的作用，实现了贝蒂碱盐类与冠醚反应，具体按照以下通式所示的方法合成：

在通氮气保护下，室温的情况下，依次将2-萘酚，苯甲醛放入三颈瓶中，以95％乙醇为溶剂，逐渐升温至80℃，停止通氮气开始通入氨气，通过TCL(薄层色谱)跟踪监测反应是否完全，反应结束后，产物冷却至室温，抽滤，得到粗产品，将粗产品酸化，水蒸气蒸馏得到最终目标贝蒂碱。准确称取上述目标产品，用甲醇溶解向其中缓慢滴加无机酸，溶液发热，再把冠醚溶于甲醇中，将上述两种溶液混合搅拌10min，过滤，静置于液氮中10min即得到无色晶体。

本发明的方法中推荐使用的贝蒂碱盐类是贝蒂碱的六氟磷酸盐和贝蒂碱的高氯酸盐。

本发明提供的贝蒂碱类冠醚超分子化合物的合成方法，具有以下有益效果：

1)合成了一种结构新颖的贝蒂碱类冠醚超分子化合物，该类化合物能够进一步用金属有机酸离子来代替无机酸离子。此类化合物为进一步开发铁电材料方面的应用提供了一种新的设计、合成路径。

2)提供了一种新的合成大分子为客体分子的冠醚化合物的方法，在超低温的条件下，在甲醇溶剂中，通过N-H...O氢键的作用，实现了贝蒂碱盐类与冠醚反应，仅需很短的时间即可高产率的得到贝蒂碱类冠醚化合物，反应条件简单、温和，合成方法优越。

3)反应简洁高效，原子经济性为100％。

附图说明

图1为合成实施例中得到的贝蒂碱类六氟磷酸冠醚超分子化合物P1的晶胞图。

图2为合成实施例中得到的贝蒂碱类高氯酸冠醚超分子化合物P2的晶胞图。