[发明专利]一种井字形格螺及其合成方法

说明书

本发明公开一种井字形格螺及其合成方法，涉及两种类型井字形格螺，属于有机光电材料制备与纳米技术领域。该两种类型井字形格螺分别将两类不同的螺环芳烃作为单元构建模块，引入有机纳米格中，其闭环结构具有棱角分明、八臂可拓展的鲜明特点。其结构通式(Ⅰ)(Ⅱ)分别如下：(Ⅰ)(Ⅱ)井字形格螺可以作为构建网格的节点或者构建复杂结构的单元，其多维可扩展性为一维、二维、三维共价纳米聚合物的设计提供新思路，其优良的光电性质在有机光电子领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一类新型井字形格螺及其合成方法，具体包含两种类型井字形格螺，属于有机光电材料制备与纳米技术领域。

背景技术

有机闭合环状化合物是一类由闭合型单元构筑的有机材料，具有特殊的孔腔和π电子共轭结构，可以自组装成高度有序的结构，因其拥有优良的光电性质，在超分子化学、有机电致发光器件和有机电子学等研究领域中占据重要地位，近年来一直受到化学家的高度关注。目前，大环化合物在分子设计与合成上存在较多问题，自下而上合成构建可溶性的三维有机光电框架仍具有挑战，大环分子本身具有较少的电子骨架，没有有效的共轭长度，限制了电子离域，应用于有机电子器件较难。与大环化合物结构相比较，方格结构具有更好的互联特征，将为材料与生命科学相关领域的应用提供特有的分子模块。2016年，Beaudoin等人以含有螺芴类的Wittig’s化合物作为构建模块，利用Wittig’s化合物的可逆性，有效地构筑了新型的具有固定结构和规整形状的六聚体大环分子和四聚体大环分子

(Beaudoin D.,Levasseur-Grenon O.,Maris T.,Wuest J.D.,Angew.Chem.Int.Ed.2016,55,894)，解令海教授课题组于2014年报道了芴基日字形(Wang,L.；Zhang,G.-W.；Ou,C.-J.；Xie,L.-H.；Lin,J.-Y.；Liu,Y.-Y.；Huang,W.Org.Lett.2014,16(6),1748-1751.)，于2017年报道了口字形(Zhang,G.-W.；Wei,Y.；Wang,J.-S.；Liu,Y.-Y.；Xie,L.-H.；Wang,L.；Ren,B.；Huang,W.Mater.Chem.Front.2017,1(3),455-459)有机纳米格，提出了不同于大环化合物的一类有机闭合大分子化合物——“纳米格子分子(Nanogrids)”，研究发现了有机纳米格是建立理想网格系统的基本结构单元，相比于大环分子，其具有明显棱角和边长以及多维度可拓展的位点，为有机、超分子、高分子、纳米化学及其相关的材料与生命科学的应用提供了新的分子库和平台。考虑到芴具有携带官能团的能力，使得合成子在闭合互联过程中发挥巨大的优势。该课题组还验证了这一类有机纳米格子化合物的可控方向性，且采用合理的设计方案可以实现该类化合物的定向可拓展性，并利用傅克反应完成了一步多键的产物合成，实现了绿色、高效、安全、原子经济的理想模式。

纳米格子分子是有机半导体领域中的新概念，是一类结构规则的纳米尺度大分子化合物。有机纳米格子分子与大环分子相比其结构与性能更优异，具体如下：(1)闭合结构棱角和边长分明，顶点明确，规则棱角为纳米格子分子赋予更多的可拓展位点；(2)高度扩展的π共轭体系，有利于分子间通过π-π相互作用进行组装；(3)格子形状固定，有一定大小的孔腔，具有高度的刚性，拥有高电化学稳定性、高热稳定性和光稳定性等优良性质。