[发明专利]杯芳烃衍生化的超分子大环主体化合物、其制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种杯芳烃衍生化的超分子大环主体化合物、其制备方法及其应用，以间苯二酚衍生物为起始原料在下缘通过氧化反应和水解反应引入羧酸钠盐以达到整体具有水溶性，在上缘引入通过与二胺的缩合引入不同的吡啶基团，一方面使中间部分成为了苯丙咪唑基团，另一方面上缘吡啶的加入缩小了空腔口径，减缓了客体交换。该制备方法路线工艺简便，原料易得，反应条件温和，产率高，重复性好。本发明公开的超分子杯化合物具有较好的水溶性，同时又提供了一个可以容纳客体分子的疏水空腔，可在水中选择性的识别亲水小分子，包括水污染物1,4‑二氧六环，识别1，4‑二氧六环后荧光会发生较大的变化，具有潜在的应用于环境污染检测的前景。

技术领域

本发明属于有机合成领域，涉及一类水溶性吡啶基超分子杯、其制备方法及其应用。

背景技术

杯芳烃是由苯酚单体经过亚甲基在酚羟基的邻位连接形成的大环低聚物，其结构形似希腊圣杯(Calixcrater)而被称为杯芳烃，其命名通常称为杯[n]芳烃，其中n代表形成大环的苯酚单体的数目(通常n＝4,6,8),最常见的是杯[4]芳烃和杯[6]芳烃。

在杯芳烃分子中，上沿由苯环的对位取代基构成，下沿一般由规则排列的酚羟基组成，具有亲水性，中间是由苯环构成的疏水的富电子空腔，相比于前两代超分子主体，杯芳烃主要有以下几个优点：

1.杯芳烃合成便捷，原料价廉易得，便于研究的开展；

2.具有较大的分子量，因而熔点高，化学稳定性好，毒性比较低；

3.容易进行衍生化，其结构决定了上沿苯环对位取代基、下沿酚羟基以及苯环之间的亚甲基可进行选择性修饰，从而调节其溶解度、空腔大小等物化性质；

4.疏水空腔针对不同的客体分子能够进行调节，可络合多种类型的小分子化合物；

5.构象丰富，存在各种不同的构象，也可以通过化学修饰和温度、pH等条件调节以固定需要的构象。

超分子杯的空腔可适应更多类型的客体分子，因此水溶性超分子杯的合成逐渐受到研究者的关注，超分子杯空腔的构建往往伴随π-π堆积，因而导致主体分子的水溶性差。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种杯芳烃衍生化的超分子大环主体化合物、其制备方法及其应用，该类化合物具有较好的水溶性，并且能在水中选择性的识别亲水小分子。本发明水溶性较好的超分子的制备方法，在水溶性超分子杯的上缘引入了吡啶基团，增加了空腔的深度，减缓了客体的进出交换，实现了对亲水小分子的识别。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种杯芳烃衍生化的超分子大环主体化合物，其具有至少四层芳香结构，能溶解在水中，并具有能容纳客体分子的疏水空腔结构，还能在水中选择性识别亲水小分子，其结构为如下超分子杯1和超分子杯2中的至少一种结构：

分子杯1的结构式为：

分子杯2的结构式为：

优选地，当本发明杯芳烃衍生化的超分子大环主体化合物具有分子杯1的结构时，该化合物具有深空腔，空腔主体部分为苯并咪唑基团，上缘连有氮原子在4号位的吡啶基团，下缘为羧酸钠盐，在水中与客体分子形成“花瓶”构象，将客体分子包裹于超分子杯的空腔中。

优选地，当本发明杯芳烃衍生化的超分子大环主体化合物具有分子杯2的结构时，该化合物具有深空腔，空腔主体部分为苯并咪唑基团，上缘连有氮原子在3号位的吡啶基团，下缘为羧酸钠盐，在水中与客体分子形成“花瓶”构象，将客体分子包裹于超分子杯的空腔中。