[发明专利]芳基硼膦酸盐笼状化合物及其合成方法、应用

说明书

本发明提供一种芳基硼膦酸盐笼状化合物及其合成方法、应用。该化合物的结构如式[(3,5‑^tBu₂‑Ph)PO₃B(m‑CN‑Ph)]n所示；式中：m为o，n为4；或者m为p，n为6。本发明的芳基硼膦酸盐笼状化合物，表面由叔丁基和氰基修饰，热稳定性好，其作为构建单元，利用顶角的功能基团，搭建三维的超分子框架提供了更大可能性。

技术领域

本发明涉及分子笼领域，特别涉及芳基硼膦酸盐笼状化合物及其合成方法。

背景技术

分子设计方法对开发具有特定性能的下一代材料是很有益的。在热力学控制下，刚性的小子组件(单体)自组装或聚合成大的组件，产生了在固态下保持永久孔隙度的新材料。用于连接各个单体的作用力可以是聚合物中的强共价键，也可以是基于金属超分子或动态共价键化学的动态键，甚至是弱超分子力，例如π-π相互作用、卤素键或氢键。根据分子结构单元内官能团的数量和空间排列，无论是收敛自组装成有限笼结构，还是发散自组装成无限聚合物网络，如二维层或三维框架都可以得到。基于这一方法，在过去三十几年，报道了很多多孔有机聚合物、金属超分子笼型化合物、金属有机框架(MOFs)、氢键有机框架(HOFs)、共价有机笼型化合物和共价有机框架(COFs)的例子。

作为纳米尺度的构建块得到广泛研究，并用于不同的应用。与立方硅氧烷相比，硼磷酸盐笼的化学性质是几乎没有人探索过。因此，亟待提供一种硼磷酸盐笼化合物。

发明内容

基于此，本发明主要是提供一种芳基硼膦酸盐笼状化合物。该芳基硼膦酸盐笼状化合物的表面由叔丁基和氰基修饰，具有很好的热稳定性。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供一种芳基硼膦酸盐笼状化合物，该化合物的结构如式[(3,5-^tBu₂-Ph)PO₃B(m-CN-Ph)]n所示；式中：m为o，n为4；或者m为p，n为6。

本发明的另一目的在于提供一种上述的芳基硼膦酸盐笼状化合物的制备方法，包括如下步骤：

(1)向盛有机溶剂的反应容器中加入3，5-二叔丁基苯膦酸以及氰基苯硼酸，于惰性气体氛围下反应；氰基苯硼酸为4-氰基苯硼酸或者2-氰基苯硼酸；

(2)除去步骤(1)所得反应产物中的有机溶剂；

(3)干燥步骤(2)所得产物，再溶于甲苯与正己烷的混合溶剂中，重结晶，获得芳基硼膦酸盐笼状化合物。

在其中一些实施例中，步骤(1)中，所述3，5-二叔丁基苯膦酸以及氰基苯硼酸的摩尔比为1:(1-2)。

在其中一些实施例中，步骤(1)中，每81mg的3，5-二叔丁基苯膦酸反应所需有机溶剂120ml-150ml。

在其中一些实施例中，步骤(1)中，所述惰性气体为氮气。

在其中一些实施例中，步骤(1)中，所述反应的温度为140℃-155℃，所述反应的时间为4h-8h。时间太短，反应不完全，时间太久，会使3，5-二叔丁基苯膦酸自聚形成副产物。

在其中一些实施例中，步骤(1)、步骤(2)中，所述有机溶剂为无水甲苯。这是至关重要的，如果不是无水甲苯，反应不能充分进行，会有原料混在最终产物里。

在其中一些实施例中，步骤(3)中，所述混合溶剂中甲苯与正己烷的体积比为1:(1-6)。比例不在这个范围内的话，产物无法完全溶解，无法进行重结晶。

在其中一些实施例中，步骤(3)中，所述重结晶采用25℃-35℃(不在这个温度，得不到结晶良好的晶体)，重结晶的时间为1d-3d。