一种superphanes超蕃化合物及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种superphanes超蕃化合物及其制备方法与应用，superphanes超蕃化合物独立选自亚胺型superphanes化合物、仲胺型superphanes化合物和叔胺型superphanes化合物中的一种或几种，其中X选自直链碳链、脂环基、芳环基、脂杂环基、芳杂环基、金属配合物和超分子大环。本发明专利技术采用上述结构的一种superphanes超蕃化合物及其制备方法与应用，该类化合物具有对称性高、识别空腔大小可调和空腔内识别位点多等特点，同时具有液体荧光和固体荧光，可应用于离子识别与分离、中性分子捕获和细胞成像。捕获和细胞成像。

【技术实现步骤摘要】
一种superphanes超蕃化合物及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及超分子功能新材料
，特别是涉及一种superphanes超蕃化合物及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]分子笼化合物因具有确定的分子结构及特定的识别空腔等特点，近年来已被广泛用于分子识别、离子传感、气体吸附、药物递送、分子机器、自组装材料及催化等领域。与金属配位分子笼相比，有机共价分子笼不含贵金属离子、稳定性好、种类多样、功能各异，近年来引起化学界、材料界及药学界等领域的广泛关注。
[0003]有机共价分子笼目前已经被广泛用于气体分离和存储、同位素分离子、海水纯化及催化等领域。然而现有的有机共价分子笼内空腔是开放的、结合位点数较少、主客体结合强度普度偏弱、分子笼骨架自身既无液体荧光也无固体荧光性质，这导致分子笼化合物在活性物种保护、药物(离子)高效靶向运输、气体递送及封存、电池活性物质等方面的应用受到很大的限制。
[0004]作为一类结构特殊的有机分子笼，superphanes超蕃化合物是一类具有高度对称性的三维分子笼，但它们在合成上具有很大的挑战性。因此，在过去的几十年里，尚无关于超蕃化合物的应用报导。近两年开始，具有超分子主体行为的超蕃化合物相继被报导，它们都是通过动态共价键构筑而成的，具有不稳定的特点。因此，设计开发新的superphanes超蕃化合物对先进材料研制及推动功能材料在分离科学、生物医学、药学及环境科学等领域的应用具有重要的理论意义和实用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种superphanes超蕃化合物及其制备方法与应用，以解决上述superphanes超蕃化合物合成困难、种类少、稳定性差、识别空腔不可调节、识别位点较少及应用受限等问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供了一种superphanes超蕃化合物，所述superphanes超蕃化合物独立选自亚胺型superphanes化合物的结构通式(I)、仲胺型superphanes化合物的结构通式(II)和叔胺型superphanes化合物的结构通式(III)中的一种或几种，
[0007][0008]其中X选自直链碳链、脂环基、芳环基、脂杂环基、芳杂环基、金属配合物和超分子大环，其中Z选自直链碳链、脂环基、芳环基、脂杂环基和芳杂环基，所述直链碳链、所述脂环基、所述芳环基、所述脂环杂基和所述芳杂环基上均具有一个或多个取代基。
[0009]从上述的结构通式可以看出，本专利技术的superphanes超蕃化合物上下底面为苯环，苯环的六条侧链朝向同一侧，此类结构报道较少，而且合成方法简单，产率较高；在以往报道中，三条链的分子笼较多，相比于三条链的分子笼，本专利技术的分子笼侧链的识别位点较多，六条侧链围成的识别空腔更加封闭，更加有利于实现对于客体的识别和包裹，同时由于X和Y基团的不同，可以调节识别空腔的大小和识别位点的位置；本专利技术相对于其他苯环取代的非笼状分子而言，具有更高的对称性，结构更加稳定和优美。优选的，Y选自
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CH2‑
、
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CH2ONH
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、
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CH2SNH
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、
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CO
‑
NH
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和
‑
CS
‑
NH
‑
中的一种。
[0010]需要说明的是若X中含有一个或多个手性碳或者手性轴或手性平面，本专利技术应该包括这两种结构。
[0011]所述脂环基包括多个碳原子围成的多元环，上述多元环可以包括不饱和键，例如双键，多个多元环之间可以共用多个碳原子，所述多元环包括五元环和六元环；
[0012]具体举例为以下结构但不用于限制本专利技术脂环基的范围：
[0013][0014]所述脂杂环基包括多个碳原子和多个杂原子围成的多元环，上述多元环可以包括不饱和键，例如碳碳双键、碳氮双键，多个多元环之间可以共用多个碳原子，所述多元环大多为五元环和六元环；
[0015]具体举例为以下结构但不用于限制本专利技术脂杂环基的范围：
[0016][0017]所述芳环基包括苯环、多个苯环相连、稠环芳环基；
[0018]具体举例为以下结构但不用于限制本专利技术芳环基的范围：
[0019][0020]所述芳杂环基包括含有一个或多个杂原子的五元杂环、含有一个或多个杂原子的六元杂环、苯并五元杂环或者苯并六元杂环，具体举例为呋喃、噻吩、吡咯、吡唑、咪唑、噻唑、噁唑、吡啶、哒嗪、嘧啶。
[0021]具体举例为以下结构但不用于限制本专利技术芳杂环基的范围：
[0022][0023]优选的，所述直链碳链包括直链烷基、直链烯基、直链炔基、具有杂原子的直链烷基、具有杂原子的直链烯基和具有杂原子的直链炔基。杂原子可以为氧原子、氮原子、硫原子，位于直链碳链的相邻两个碳原子之间并与相邻碳原子之间形成单键、双键或三键。
[0024]具体举例为以下结构但不用于限制本专利技术直链碳链的范围：
[0025][0026]优选的，所述取代基包括氢、羟基、氨基、氰基、卤素、饱和直链碳链、不饱和直链碳链、饱和或不饱和碳环以及饱和或不饱和杂环。所述饱和直链碳链中包括多个碳原子连接成的碳链和多个碳原子与多个杂原子连接成的碳链，所述不饱和直链碳链包括含有碳碳双键的碳链、含有碳碳三键的碳链、含有碳原子与杂原子形成的不饱和键的碳链，所述饱和或不饱和碳环优选为饱和或不饱和五元环、饱和或不饱和六元环，所述饱和或不饱和杂环优选为饱和或不饱和五元杂环、饱和或不饱和六元杂环。
[0027]优选的，所述金属配合物包括以下结构：
[0028][0029]优选的，所述超分子大环包括以下结构：
[0030][0031]一种superphanes超蕃化合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
[0032](1)合成中间体，所述中间体包括六氨基苯、六苄胺、六苄羟胺、六苄肼、苯六甲酰肼和苯硫代六甲酰肼中的一种；
[0033](2)亚胺型superphanes化合物的合成：将六苄胺与化合物A进行混合，反应溶剂为DMSO、甲醇、乙醇、二氯甲烷、氯仿、1，2
‑
二氯乙烷、1,1,2,2,
‑
四氯乙烷烷、三氯甲烷、四氯化碳、四氢呋喃、1,4
‑
二氧六环或者DMF，反应温度20～80℃搅拌1～8h，反应结束后，用不良溶剂缓慢析出，洗涤、干燥即可得到亚胺型superphanes化合物，其中化合物A的结构如下：
[0034][0035](3)仲胺型superphanes化合物的合成：将亚胺型superphanes化合物用硼氢化钠室温还原2
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12小时后，除去反应溶剂后加水稀释，然后加入萃取溶剂，将得到的有机相进行干燥、浓缩、重结晶即可得到仲胺型superphanes化合物；
[0036](4)叔胺型superphanes化合物的合成：在圆底烧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种superphanes超蕃化合物，其特征在于：所述superphanes超蕃化合物独立选自亚胺型superphanes化合物的结构通式(I)、仲胺型superphanes化合物的结构通式(II)和叔胺型superphanes化合物的结构通式(III)中的一种或几种，其中X选自直链碳链、脂环基、芳环基、脂杂环基、芳杂环基、金属配合物和超分子大环，其中Z选自直链碳链、脂环基、芳环基、脂杂环基和芳杂环基，所述直链碳链、所述脂环基、所述芳环基、所述脂环杂基和所述芳杂环基上均具有一个或多个取代基。2.根据权利要求1所述的一种superphanes超蕃化合物，其特征在于：Y选自
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CH2‑
、
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CH2ONH
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、
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CH2SNH
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、
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CO
‑
NH
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和
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CS
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NH
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中的一种。3.根据权利要求2所述的一种superphanes超蕃化合物，其特征在于：所述直链碳链包括直链烷基、直链烯基、直链炔基、具有杂原子的直链烷基、具有杂原子的直链烯基和具有杂原子的直链炔基。4.根据权利要求2所述的一种superphanes超蕃化合物，其特征在于：所述取代基包括氢、羟基、氨基、氰基、卤素、饱和直链碳链、不饱和直链碳链、饱和或不饱和碳环以及饱和或不饱和杂环。5.一种基于权利要求1
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4的superphanes超蕃化合物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)合成中间体，所述中间体包括六氨基苯、六苄胺、六苄羟胺、六苄肼、苯六甲酰肼和苯硫代六甲酰肼中的一种；(2)亚胺型superphanes化合物的合成：将中间体与化合物A进行混合，反应溶剂为DMSO、甲醇、乙醇、二氯甲烷、氯仿、1，2
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二氯乙烷、1,1,2,2,
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四氯乙烷烷、三氯甲烷、四氯化碳、四氢呋喃、1,4
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二氧六环或者DMF，反应温度20～80℃，搅拌1～8h，反应结束后，用不良溶剂缓慢析出，洗涤、干燥即可得到亚胺型superphanes化合物，其中化合物A的结构如下：(3)仲胺型superphanes化合物的合成：将亚胺型superphanes化合物用硼氢化钠室温还原2
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12小时后，除去反应溶剂后加水稀释，然后加入萃取溶剂，将得到的有机相进行干燥、浓缩、重结晶即可得到仲胺型superphanes化合物；(4)叔胺型superphanes化合物的合成：在圆底烧瓶中依次加入无水DMF、仲胺型superphanes化合物、NaOH和NaH，室温下搅拌，再加入取代试剂，在氮气保护下反应，反应结
束后，冷却、萃取、旋干，重结晶，得到叔...

【专利技术属性】
技术研发人员：何清，李爱民，刘园楚，周维，蒋云琪，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：