[發明專利]一種含豐富炔基化合物及其制備方法與金屬有機框架材料

在審

• 申請號: 202010870908.3
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN111909090A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 鐘苑輝;何軍;廖偉名;鐘禮匡;林芷晴
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C07D231/12
• 分類號: C07D231/12;C08G83/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 許慶勝

本發明涉及有機合成技術領域，尤其涉及一種含豐富炔基化合物及其制備方法與金屬有機框架材料。本發明公開了一種含豐富炔基的化合物，如式(Ⅰ)所示結構，該化合物含有豐富配位點的吡唑，該化合物通過后修飾熱環化可以增加配體的共軛體系，形成剛性更強的配體，提高了MOF的酸堿穩定性和熱穩定性。式(Ⅰ)化合物含有豐富的炔基，具有良好的溶解性，有利于合成MOF單晶，通過適當的后修飾熱環化增加配體的共軛體系，從而提高MOF的導電性，避免大共軛體系的配體由于溶解性差的問題不能合成良好結晶的導電MOF，為研究導電MOF的電荷傳輸機理提供基礎。

技術領域

本發明涉及有機合成技術領域，尤其涉及一種含豐富炔基化合物及其制備方法與金屬有機框架材料。

背景技術

金屬有機框架材料(MOF)具有永久孔隙率、高結晶度、出色的表面積、功能可調節等性質，在能量存儲和轉換、氣體吸附和分離、催化、傳感器、生物醫學和質子/離子導體中顯示出廣泛的應用。但是由于缺少高電導率或質子電導率的MOF，MOF在電子器件中的應用相對較少。2009年Kitagawa及其合作者報道了最早的導電MOF，在過去五年的研究過程中，MOF顯示出優異的導電性(10^-3S·cm^-1)，使MOF能夠適用于多種領域，例如電催化，化學電阻式傳感器，超級電容器，電池和電子產品等，因此設計合成導電MOF 具有很好的應用前景。到目前為止，可以從化學和物理兩個角度描述導電 MOF中可能的電荷傳輸模式：(1)從化學設計原理出發，可以將導電MOF分為“貫通空間”或“貫通鍵”兩類；(2)從物理角度來看，跳變或能帶理論能夠反映導電MOF的固有電荷傳輸性質。由π共軛平面多齒有機配體組成的MOF 具有高度離域π電子從而產生出色的導電性，下式顯示了迄今為止報道的π共軛導電MOF的有機單體，隨著多環芳烴(PAHs)尺寸的擴展，相鄰層之間的π-π相互作用有望得到增強，并且電子離域作用也會得到改善。

盡管近年來已經取得了重大進展，但導電MOF仍處于起步階段，主要面臨以下挑戰：(1)結構缺乏剛性導致其對高溫高壓以及強酸/堿條件敏感，嚴重阻礙了它們未來的應用；(2)由于大共軛體系的配體溶解性差的問題，合成和表征導電MOF的單晶仍然具有挑戰性，特別是對于2D導電MOF；(3) 由于缺乏高質量的晶體樣品，導電MOF的本征電荷傳輸研究仍然很少，結構中的缺陷及其對MOF中電傳輸性能的影響尚不清楚。

發明內容

本發明提供了一種含豐富炔基化合物及其制備方法，其可作為合成MOF 材料的配體，可有效解決合成導電MOF配體溶解性差的問題。

其具體技術方案如下：

本發明提供了一種含豐富炔基化合物，如式(Ⅰ)所示結構；

其中，R選自氫、C1～C18的烷烴、甲基苯基、甲氧基苯基、環己基、噻吩或者呋喃。

本發明提供式(Ⅰ)化合物含有豐富配位點的吡唑，該化合物通過后修飾熱環化可以增加配體的共軛體系，形成剛性更強的配體，提高了MOF的酸堿穩定性和熱穩定性。式(Ⅰ)化合物含有豐富的炔基，具有良好的溶解性，有利于合成MOF單晶，并通過適當的后修飾熱環化合成大共軛體系的導電的 MOF單晶，為研究導電MOF的電荷傳輸機理提供基礎。

本發明中，R選自C1～C18的烷烴，R優選為正丁基。

本發明還提供了一種含豐富炔基化合物的制備方法，包括以下步驟：

將式(Ⅱ)化合物與式(Ⅲ)化合物、催化劑和有機溶劑在堿性條件下進行Sonogashira反應，得到式(Ⅰ)化合物；

其中，R選自氫、C1～C18的烷烴、甲基苯基、甲氧基苯基、環己基、噻吩或者呋喃。

本發明提供的式(Ⅰ)化合物的制備工藝簡單。