CN108467489A - 一种七元瓜环与磺化杯[4]芳烃基超分子聚合物及制备方法和应用 - Google Patents

一种七元瓜环与磺化杯[4]芳烃基超分子聚合物及制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种七元瓜环与磺化杯[4]芳烃基超分子聚合物及制备方法和应用。该超分子聚合物由七元瓜环与磺化杯[4]芳烃按照摩尔比3:1聚合而成，制备方法包括：分别称取七元瓜环、磺化杯[4]芳烃溶解于蒸馏水中，将七元瓜环水溶液慢慢加入到带磁力搅拌的磺化杯[4]芳烃水溶液中，七元瓜环与磺化杯[4]芳烃的摩尔比为3:1，继续搅拌20‑40分钟，将沉淀过滤，得滤饼干燥即得所述超分子聚合物。本发明所使用的合成方法具有操作简单，产率高。本发明制备的七元瓜环与磺化杯[4]芳烃基超分子聚合物可以用于挥发性气体吸附以及荧光材料。

Description

一种七元瓜环与磺化杯[4]芳烃基超分子聚合物及制备方法 和应用
技术领域
本发明属于化学合成领域，具体涉及一种七元瓜环与磺化杯[4]芳烃基超分子聚合物及制备方法和应用。
背景技术
杯芳烃(calixarene)被誉为继冠醚、环糊精之后的第三代超分子，是目前研究报道最为广泛的主体分子之一。它是一类由苯酚单元通过亚甲基在酚羟基邻位连接而构成的环杯状低聚物(如图1a所示)。从杯芳烃的结构来看，其下沿紧密而有规律地排列着数个亲水性的酚羟基，上沿带有疏水亲油性的叔丁基，中间拥有由苯环构成的一定尺寸的空腔，使得杯芳烃可以借助于氢键、静电作用、范德华力、疏水作用、阳离子-π作用、π-π堆积等非共价键作用来络合客体分子。瓜环(Cucurbit[n]urils，Q[n])是一类由n个苷脲单元和2n个亚甲基桥连起来的大环笼状化合物。瓜环(简写Q[n]s)以其具有接近电中性的空腔、两个布满负电性羰基氧的端口以及具有正电性瓜环外壁等特殊的结构特征及特性，自1981年其家族第一个成员六元瓜环(Q[6])的结构被确定以来，迅速成为超分子化学中主体化合物的后起之秀(如图1b所示)。
超分子化学的研究对象是基于分子间弱的相互作用(如非共价键)形成的分子聚集体。瓜环和杯芳烃两大超分子化合物各具特色，能否利用两大超分子化合物之间的分子间的弱相互作用力，构筑形成新型瓜环-杯芳烃基超分子自组装体，其不仅可能兼具瓜环以及杯芳烃的特性，还可能开发出具有结构新颖和性质特异的新物质和新材料体系。由于普通杯芳烃的水溶性较差，而其结构的可修饰性使得其可通过引入一些功能团，如磺酸基、羧基、磷酸基等获得水溶性良好的杯芳烃衍生物，这不但改善了其溶解性，也增强了其配位能力和选择性，增强了与瓜环的匹配作用的性能，使其能更好地在水介质中与瓜环形成超分子自组装实体。
本发明选择七元瓜环(cucurbit[7]uril,Q[7])和磺化杯[4]芳烃(4-sulfocalix[4]arene，SC[4]A)作为主体，研究瓜环杯芳烃基超分子自组装体及其潜在性能研究。
发明内容
本发明的目的在于利用七元瓜环和磺化杯[4]芳烃之间的非共价键作用，在水溶液中可形成特定的超分子聚合物。
本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：
一种七元瓜环与磺化杯[4]芳烃基超分子聚合物，由七元瓜环与磺化杯[4]芳烃按照摩尔比3:1聚合而成。
上述超分子聚合物的制备方法：分别称取七元瓜环、磺化杯[4]芳烃溶解于蒸馏水中，将七元瓜环水溶液慢慢加入到带磁力搅拌的磺化杯[4]芳烃水溶液中，七元瓜环与磺化杯[4]芳烃的摩尔比为3:1，继续搅拌20-40分钟，将沉淀过滤，得滤饼干燥即得所述超分子聚合物。
上述超分子聚合物用作挥发性气体吸附剂的用途。
上述超分子聚合物用作荧光材料的用途。
本发明专利所使用的合成方法具有操作简单，产率高。本发明制备的七元瓜环与磺化杯[4]芳烃基超分子聚合物可以用于挥发性气体吸附以及荧光材料。
附图说明
图1(a)为七元瓜环(Q[7])和(b)磺化杯[4]芳烃(SC[4]A)晶体结构图；
图2为磺化杯[4]芳烃(SC[4]A)和七元瓜环(Q[7])及七元瓜环与磺化杯[4]芳烃基超分子聚合物(Q[7]-SC[4])核磁表征，结果表明Q[7]与SC[4]的摩尔比为3：1；
图3为七元瓜环与磺化杯[4]芳烃基超分子聚合物(Q[7]-SC[4])的等温滴定量热(ITC)表征：用SC[4]滴定Q[7]，n等于0.36，结果表明Q[7]与SC[4]的摩尔比约为3：1；
图4为七元瓜环与磺化杯[4]芳烃基超分子聚合物(Q[7]-SC[4])的透射电镜图；
图5为七元瓜环与磺化杯[4]芳烃基超分子聚合物(Q[7]-SC[4])的对有机挥发气体的吸附图；
图6为吸附染料G1后的磺化杯[4]芳烃(SC[4]A)和七元瓜环(Q[7])及七元瓜环与磺化杯[4]芳烃基超分子聚合物(Q[7]-SC[4])的固体荧光性质；
图7为吸附染料G2后的磺化杯[4]芳烃(SC[4]A)和七元瓜环(Q[7])及七元瓜环与磺化杯[4]芳烃基超分子聚合物(Q[7]-SC[4])的固体荧光性质；
图8为吸附染料G3后的磺化杯[4]芳烃(SC[4]A)和七元瓜环(Q[7])及七元瓜环与磺化杯[4]芳烃基超分子聚合物(Q[7]-SC[4])的固体荧光性质；
图9为吸附染料G4后的磺化杯[4]芳烃(SC[4]A)和七元瓜环(Q[7])及七元瓜环与磺化杯[4]芳烃基超分子聚合物(Q[7]-SC[4])的固体荧光性质。
具体实施方式
下面结合附图和实施例具体介绍本发明实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。
分别称取磺化杯[4]芳烃SC[4]A0.04g(0.05mmol)和七元瓜环Q[7]0.2g(0.15mmol)分别溶解在100mL和10mL蒸馏水中，将七元瓜环水溶液慢慢加入到带磁力搅拌的磺化杯[4]芳烃水溶液中，溶液中会立即产生大量的白色絮状沉淀，继续搅拌30min，将沉淀过滤，得滤饼干燥，称重0.205g，产率为85％。图1-8为该产物的鉴定和性质测试图。
上述实施例的作用在于具体介绍本发明的实质性内容，但本领域技术人员应当知道，不应将本发明的保护范围局限于该具体实施例。

Claims (4)

1.一种七元瓜环与磺化杯[4]芳烃基超分子聚合物，其特征在于：由七元瓜环与磺化杯[4]芳烃按照摩尔比3:1聚合而成。
2.权利要求1所述超分子聚合物的制备方法，其特征在于：分别称取七元瓜环、磺化杯[4]芳烃溶解于蒸馏水中，将七元瓜环水溶液慢慢加入到带磁力搅拌的磺化杯[4]芳烃水溶液中，七元瓜环与磺化杯[4]芳烃的摩尔比为3:1，继续搅拌20-40分钟，将沉淀过滤，得滤饼干燥即得所述超分子聚合物。
3.权利要求1所述的超分子聚合物用作挥发性气体吸附剂的用途。
4.权利要求1所述的超分子聚合物用作荧光材料的用途。
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