[发明专利]一种芴基三棱柱形有机笼化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种芴基三棱柱形有机笼化合物及其制备方法和应用，该芴基三棱柱形有机笼化合物的结构如式I所示：其制备方法是将芴基二聚叔醇在酸催化的傅‑克反应下，经合环得到芴基三棱柱形有机笼化合物。所述芴基三棱柱形有机分子笼具有较大的空腔和比表面积、良好的溶解性以及热、电化学和光学稳定性，在有机发光器件、分子识别、多孔材料、超分子化学等领域具有广阔的发展前景。

技术领域

本发明属于有机光电材料技术领域，具体涉及一种芴基三棱柱形有机笼化合物及其制备方法和应用。

背景技术

自1984年Fritz Vogtle’s研究小组首次合成出第一个空腔持久的，与铁离子配位效果远好于乙二胺四乙酸的笼状化合物[W.Kiggen.；Fritz Vogtle.Angcw.Chem.Int.Ed.Engl.23(1984)No.9]以来，作为一种新型的孔状材料，笼状化合物因其固定的孔径大小以及良好的单分散性等优势，成为国际上备受关注的热点，广泛应用于分子识别[RamalingamNatarajan；Org.Lett.,2016,18(14),3394–3397]、分子反应器[Howlader P.；Mukherjee PS.J.Am.Chem.Soc.,2016,138:1709.]、多孔材料[Jelfs K E.；Cooper AI.J.Am.Chem.Soc.,2016,138:653.]等方面。笼状化合物分为超分子笼、胶囊、有机分子笼等，离散的有机分子笼因良好的溶解性、易于纯化、可后修饰、可进行功能导向的设计、便于其制成相应的多孔薄膜材料和功能化器件等优点，受到越来越多的国内外科学工作者的广泛研究。

然而，合成方法的局限导致了这类有机分子笼化合物制备过程复杂、难度大，最终严重阻碍其在塑料电子领域中的应用。早期研究中通常采用不可逆法[C.J.Sumby.；C.J.Doonan.Angew.Chem.,Int.Ed.,2013,52,3746.]制备有机分子笼化合物，但存在反应步骤多、分离提纯复杂等问题。为了有效解决上述问题，研究人员将动态共价化学即DCC法[Gang Zhang；Michael Mastalerz；Chem.Soc.Rev.,2014,43,1934--1947]引入到有机分子笼的合成中，如硼酸缩合反应、亚胺缩合反应、烯烃/炔烃复分解反应、二硫交换反应等，在一定程度上提高了有机分子笼的产率，但为了更高效地构筑具有特定结构或功能的有机分子笼，还需要进一步完善其合成方法学。

发明内容

解决的技术问题：本发明的目的是解决现有有机分子笼化合物制备过程复杂、难度大的技术问题，提供一种芴基三棱柱形有机笼化合物及其制备方法和应用，以芴基二聚叔醇出发，以傅克合环反应制备得到芴基三棱柱形有机分子笼，并将其应用在爆炸物检测领域。

技术方案：一种芴基三棱柱形有机笼化合物，其结构如式I所示：

式中：W为C或N；

Ar₁为以下结构中的一种：

X原子为O、S或Se；

Ar₂为R₁为氢或具有1至22个碳原子的直链、支链或者烷氧基。

优选地，当W为C、Ar₁为三苯胺、Ar₂为对溴辛氧基苯时，芴基三棱柱形有机笼化合物的结构式如下：

上述芴基三棱柱形有机笼化合物的制备方法是芴基二聚叔醇在酸催化的傅-克反应下，经合环得到芴基三棱柱形有机笼化合物。

反应路线为：

式中：W为C或N；

Ar₁为以下结构中的一种：