[发明专利]一种自组装有机分子笼及其制备方法

说明书

本发明公开了一种自组装有机分子笼，是以2,4,6‑三乙基‑1,3,5‑苯三甲基胺和含有双醛基的萘或桥连双萘衍生物为原料，利用双醛基与三个胺基官能团间发生的席夫碱反应形成动态亚胺键，自组装形成的以萘基为骨架，动态亚胺键连接的有机分子笼。本发明制备的有机分子笼为具有确定空腔结构的三维有机分子笼，可作为超分子主体，在分子识别、分子反应器等方面存在广阔的应用前景，且通过自组装形成多孔材料，能够在气体吸附、分离等领域发挥应用潜能。

技术领域

本发明属于自组装合成技术领域，涉及一种自组装有机分子笼，特别是一种基于动态共价键的自组装有机分子笼，以及该有机分子笼的制备方法。

背景技术

有机分子笼是一类具有确定的空腔结构的有机分子，可以作为一类独特的超分子主体，在超分子化学领域扮演着重要角色。

近些年的相关研究工作表明，有机分子笼通过自组装形成多孔材料。离散的有机分子笼在大多数有机溶剂中都具有良好的溶解性，不仅使分子笼易于纯化，而且还便于其制成相应的多孔薄膜材料和功能化器件。因此，有机分子笼在分子识别、分子反应器以及多孔材料等方面具有广阔的发展前景。

动态共价键具有平衡可逆性，基于其的自组装产物具有热力学特性，故而在自组装过程中具有“自校对”(proof-reading)与“自纠错”(error-correction)的性质。利用该动态自组装方法，有利于设计并制备高产率的分子结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种自组装有机分子笼，以及该有机分子笼的制备方法。

本发明所述的自组装有机分子笼是以2,4,6-三乙基-1,3,5-苯三甲基胺和含有双醛基的萘或桥连双萘衍生物为原料，利用双醛基与三个胺基官能团间发生的席夫碱反应形成动态亚胺键，自组装形成的以萘基为骨架，动态亚胺键连接的有机分子笼。

进一步地，本发明所述原料含有双醛基的萘或桥连双萘衍生物是1,5-二醛基-2,6-二甲氧基萘，或者是以下结构式（III）所示的双醛基桥连双萘衍生物M1。

具体地，当以1,5-二醛基-2,6-二甲氧基萘为原料时，自组装得到具有以下结构式（I）所示的有机分子笼。

当以结构式（III）所示的双醛基桥连双萘衍生物M1为原料时，自组装得到具有以下结构式（II）所示的有机分子笼。

本发明所述的自组装有机分子笼是以2,4,6-三乙基-1,3,5-苯三甲基胺和含有双醛基的萘或桥连双萘衍生物为原料，利用双醛基与三个胺基官能团间发生的席夫碱反应形成动态亚胺键，自组装形成的以萘基为骨架，动态亚胺键连接的有机分子笼。

本发明有机分子笼的形成是基于动态亚胺键的自纠错自校对特性，以及所构筑基元的空间结构特征。作为本发明原料之一的2,4,6-三乙基-1,3,5-苯三甲基胺的分子结构中，三个乙基和三个氨基分别位于苯环平面的两侧，这一空间结构保证了能够形成均一结构的分子笼，进而利用含有双醛基的芳香萘环体系构建分子笼的侧壁，基于其具有的刚性结构，最终形成了均一的分子笼结构。

本发明所述有机分子笼的制备方法是：将含有双醛基的萘或桥连双萘衍生物与2,4,6-三乙基-1,3,5-苯三甲基胺在溶剂氯仿中混合，室温下静置过夜，完成自组装反应后，除去溶剂，干燥制备得到相应的有机分子笼。

其中，优选地，所述含有双醛基的萘或桥连双萘衍生物与2,4,6-三乙基-1,3,5-苯三甲基胺的用量摩尔比为3:2。

更具体地，本发明所述制备方法中，优选将所述含有双醛基的萘或桥连双萘衍生物与2,4,6-三乙基-1,3,5-苯三甲基胺加入溶剂氯仿中，先超声处理，再静置进行自组装反应。

所述超声处理的时间优选为0.5h。