[发明专利]一类八元瓜环大孔道超分子自组装体及其合成方法

说明书

技术领域

本发明过渡金属离子诱导合成的八元瓜环(Q[8])大孔道超分子自组装体及其合成方法属于共价有机框架(COF)聚合物及其合成方法领域。具体的说就是过渡金属离子诱导合成的八元瓜环大孔道超分子自组装体及其合成方法。在本发明中八元瓜环在过渡金属离子的诱导作用下，形成八元瓜环构筑的大孔道超分子实体。这一特点有可能用于吸附、分离、催化、质子传感器等技术。 

背景技术

共价有机框架(COF)是配位聚合物中一类基于有机分子构筑基元的多孔固体材料，是围绕“有机分子基框架多孔材料的晶体工程”展开的，是指基于有机分子通过分子间相互作用力、共价键互相联接，共同构筑的具有规则孔道或者空穴结构的晶态多孔材料。这是继材料科学和金属-有机框架（MOFs）后出现的一类新兴材料。材料从它诞生起就备受国际上诸多领域的专家与学者的高度重视(它涉及到化学、物理、材料学等)，并迅速发展成为跨学科的研究热点之一。基于有机分子的多孔晶态材料赋予晶体工程可设计、可调控、可修饰的特点，为多孔材料的目标设计与可控合成提供了基础。由于利用有机分子官能团的改变，可以改变COFs的性能，使这类材料在分离材料、具有特殊性能的吸附材料、传感材料乃至储能材料等研究领域里有着广泛的应用前景。 

瓜环(Cucurbit[n]urils，Q[n]s)具有由n个苷脲单元和2n个亚甲基桥连起来的大环笼状化合物，其两个开口端边沿“镶嵌”着一圈羰基氧原子，因而具有与金属离子、有机分子官能团配位形成配合物的能力，可通过氢键、π-π堆砌、直接配位等作用构筑形成具有多种结构特征的瓜环基有机框架化合物。而通过诱导作用构筑具有多维多层次结构特征的瓜环基有机框架化合物或配位聚合物是贵州省大环化学及超分子化学重点实验室（以后简称重点实验室）近年来在瓜环化学领域里开辟的一个崭新的研究方向。 

发明内容

本发明借助过渡金属离子的诱导作用，合成Q[8]大孔道超分子自组装体及其合成方法。 

本发明一类八元瓜环大孔道超分子自组装体，是在过渡金属离子存在下，八元瓜环盐酸溶液在一定条件下合成的Q[8]大孔道的超分子实体。所指的Q[8]的化学式为(C₆H₆N₄O₂)₈。结构示意图如图8。 

本发明一类八元瓜环(Q[8])大孔道超分子自组装体，是由过渡金属离子诱导生成的Q[8]大孔道超分子自组装体，其组成通式为： 

Q[8]·2[MCl₄]·4H₃O·aH₂O

M代表过渡金属离子，a为结晶水分子数量51 ≤ a ≤ 68。

所述的大孔道超分子实体是在诱导剂过渡金属镉、锌、镍离子存在下， Q[8]盐酸溶液在一定条件下合成的八元瓜环大孔道的超分子自组装体。 

本发明一类八元瓜环大孔道超分子自组装体，其特征是已合成的过渡金属诱导合成的Q[8]大孔道超分子自组装体为：  

Q[8]·2[NiCl₄]·4H₃O·56H₂O

Q[8]·2[ZnCl₄]·4H₃O·51H₂O

Q[8]·2[CdCl₄]·4H₃O·68H₂O

本发明一类八元瓜环大孔道超分子自组装体，其特征是所指的过渡金属离子为Cd、Zn或Ni离子来自于其硝酸盐或盐酸盐。

本发明一类八元瓜环大孔道超分子自组装体的合成方法，其特征是合成方法按下列步骤进行： 

(1) 将Q[8]、过渡金属的硝酸盐或盐酸盐按摩尔比1 : 2～20配料分别称量;

(2) 用足够量6.0 mol/L盐酸溶液将上述两种物质分别加热至完全溶解，冷却至室温；

(3) 将步骤（2）Q[8] 盐酸溶液加入步骤（2）的诱导剂过渡金属盐酸溶液中，搅拌均匀；

(4) 静置1～5天，析出晶体。

本发明中对所合成的瓜环基超分子配位聚合物采用X-射线单晶衍射、¹H NMR、IR、DSC-TG、MS等分析手段进行结构表征。