[发明专利]一类菱形纳米单格芳烃及其A2+B2型傅克格子化合成方法

说明书

本发明公开一类菱形纳米单格芳烃及其A2+B2型傅克格子化合成方法，属于有机光电材料制备与纳米技术领域。本发明中菱形纳格单格芳烃是一类棱角分明、结构规则(近似几何菱形)、四臂可延伸的纳米尺度大分子闭环化合物。其中，菱形纳米单格芳烃的结构通式(左侧为平面结构，右侧为立体结构)如下：其合成方法基于傅克反应，采取用A2+B2型合成子合成了菱形纳米单格芳烃。通过设计合理的合成路线，利用傅克反应拥有条件成熟、高选择性、高产率、操作简便、环保绿色等诸多优点构筑菱形纳格芳烃，避免了传统大环化合物的合成过程中使用重金属催化剂毒性大、操作步骤复杂、环境污染大等问题。

技术领域

本发明涉及一种菱形纳米单格芳烃的A2+B2型傅克格子化合成方法，具体为A2+B2型合成子经由傅克反应构筑菱形纳米单格芳烃，属于有机光电材料制备与纳米技术领域。

背景技术

有机纳格芳烃是一类在纳米尺度上具有明确的边长和顶点、结构封闭且相对规则的芳烃类大分子化合物，由于其在拓扑网络结构中的可扩展性而受到化学家的广泛关注，在超分子化学、离子通道、自组装等领域具有潜在应用前景，也是有机半导体领域中的新概念。纳格芳烃相比于传统大环分子(杯芳烃、柱芳烃、葫芦脲、环糊精)，其本质区别在于几何结构更规整，具体表现为方格结构，其闭合结构的棱角和边长分明，顶点明确。这一特殊结构带来优点如下：(1)规则棱角可为有机纳米格赋予更多的可拓展位点，高度扩展的π共轭体系利于分子间π-π相互作用进行自组装，可以实现一维、二维、三维共价纳米聚合物的有效构筑：(2)有机纳米格形状稳定，有一定尺寸空腔，可拥有高刚性、高电化学稳定性、高热稳定性和光稳定性等优异性能。

根据有机纳米格的几何结构划分，纳米格可以分为梯型、风车型、菱型和井字型纳米格。纳格芳烃概念的第一次出现，是由解令海教授课题组于2014年首次提出(L.Wang，G.-W.Zhang，C.-J.Ou，L.-H.Xie，J.-Y.Lin，Y.-Y.Liu and W.Huang，Org.Lett.，2014，16，1748-1751)，他们采用合理的设计方案，在H-型合成子限域下采用9-芳基芴叔醇类化合物作为基本构建模块，通过傅克反应合成了一种闭环结构新颖的芴基日字形有机纳米格，这一有机化合物属于刚性梯型纳米格。接着，对日字形纳米格进行逆合成分析，发现I-型合成子、L-型合成子和U-型合成子，都可以通过傅克反应构筑口字形有机纳米格(G.-W.Zhang；Y.Wei；J.-S.Wang；Y.-Y.Liu；L.-H.Xie；L.Wang；B.-Y.Ren；W.Huang，Mater.Chem.Front.2017，1(3)，455-459)，成功筛选出L-型合成子能够高产率构筑四臂可拓展的口字形纳米格，并且成功分离了口字形的多个同分异构体(S.-X.Sun；C.-J.Ou；D.-Q.Lin；Z.-Y.Zuo；Y.Yan；Y.Wei，Y.-Y.Liu；L.-H.Xie；Huang，W.Tetrahedron，2018，74(40)，5833-5838)。2018年该课题组采用I-型和L-型两种合成子，经由傅克反应自下而上合成了不同尺寸的风车型纳米格(WG3-WG5)，研究发现L-型合成子环化过程具有较高的选择性，可高产率得到WG4(Wei，Y.；Feng，Q.；Liu，H.；Wang，X.-L.；Lin，D.-Q.；Xie，S.-L.，Yi M.-D.；Xie，L.-H.；Huang，W.Eur.J.Org.Chem.，2018)。这一系列研究都验证了纳格芳烃的方向可控性，实现了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。