[發明專利]一種卟啉-富勒烯分子開關化合物的制備方法

在審

• 申請號: 202210241029.3
• 申請日: 2022-03-11
• 公開（公告）號: CN114702513A
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 徐海;眭玉光
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C07D519/00
• 分類號: C07D519/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種卟啉?富勒烯分子開關化合物的制備方法，涉及功能有機超分子設計與合成技術領域。所述的卟啉?富勒烯分子開關化合物的結構通式為化合物13。其結構通式中，卟啉和富勒烯皆通過剛性鏈與間苯二酚杯[4]芳烴孔穴化合物相連，從而形成一個可受pH調控、具有開關性質的孔穴化合物。首先分別通過偶聯反應及親核加成?消除反應得到醛基手臂和卟啉手臂，隨后醛基手臂再與四羥基孔穴化合物通過親核取代反應，得到一醛化合物，再與C₆₀及肌氨酸通過Prato反應得到帶一個富勒烯的化合物，最后與卟啉手臂通過親核取代反應合成制得。該功能分子可應用于人工光合作用光反應階段的模擬、光動力治療(PDT)、非線性光學等領域。

技術領域

本發明屬于功能有機超分子設計與合成技術領域，具體是涉及一種卟啉-富勒烯分子開關化合物的制備方法。

背景技術

具有三維球狀結構的富勒烯分子，自發現至今吸引了科學家的廣泛關注。由于其獨特的空間結構，因而具有許多優異的性質，如三維剛性電子離域、低重組能、低還原勢和長電荷分離態等。富勒烯是優異的電子受體材料，基于富勒烯的PC₆₁BM和PC₇₁BM的有機太陽能電池受體材料已實現商用。卟啉環是高度共軛的體系，可以作為一種優良的電子給體。卟啉與富勒烯之間的給-受體相互作用，導致卟啉與富勒烯之間可以相互吸引，從而發生光致電子轉移等光物理過程，對于人工光合作用的模擬研究具有重要意義。

間苯二酚杯[4]芳烴分子開關化合物在一定外界刺激，如溫度、pH和金屬離子的作用下，會發生構象的轉變。發生構象轉變時，不同分子手臂的距離則會發生變化。當間苯二酚杯[4]芳烴分子開關化合物同時橋聯起卟啉和富勒烯分子時，卟啉與富勒烯之間的空間距離可受外界刺激發生變化。

目前對卟啉與富勒烯之間的光致電子轉移、能量轉移及光物理過程的研究主要聚焦在較短共價鍵連接上，對于卟啉與富勒烯之間通過非共價鍵形成的能量轉移、電子轉移過程了解不足。

發明內容

為了克服現有階段中存在的不足，本發明的目的之一在于提供一種卟啉-富勒烯分子開關化合物，它既可以用于研究卟啉與富勒烯之間非共價鍵形成的能量轉移、電子轉移過程，又可用于研究長共價鍵之間的光物理過程，形成一種新型的功能有機超分子體系。

為實現該目的，本發明采用了以下技術方案：

一種卟啉-富勒烯分子開關化合物，其分子結構通式如下所示：

通式中R為各個獨立的C1-C11疏水性長鏈基團；

通式中X為乙炔基或頻哪醇硼酸酯基；

通式中Y為乙炔基或頻哪醇硼酸酯基；

通式中m為0或1；

通式中n為0或1。

上式中，卟啉和富勒烯皆通過剛性鏈與間苯二酚杯[4]芳烴孔穴化合物相連，從而形成一個可受外界刺激調控、具有開關性質的孔穴化合物。

本發明的另一目的在于提供一種卟啉-富勒烯分子開關化合物的制備方法，為實現該目的，本發明采用了以下技術方案：

卟啉-富勒烯分子開關化合物的制備方法，制備路線如圖1所示，依次包括如下步驟：

步驟①：化合物1和化合物2通過Suzuki偶聯或者Sonogashira偶聯反應得到一邊是氨基一邊是醛基的化合物3。化合物1與化合物2的摩爾比為0.8～1∶0.8～1，反應溫度為室溫，反應時間為36～48h。

步驟②：化合物3和化合物4在吡啶與草酰氯條件下發生反應得到醛基手臂化合物5。化合物3與化合物4的摩爾比為1∶1.2～1.5，反應溫度首先為室溫，其次加熱到60℃，再冷卻至50℃。反應時間為24～36h。