[发明专利]一种超分子有机凝胶及其金属凝胶的制备和应用

说明书

本发明公开了一种以季铵化柱[5]芳烃WP5为主体，1,8‑萘二甲酰亚胺PN为客体自组装形成的超分子有机凝胶，该有机凝胶在DMSO‑H₂O中可通过外墙π‑π作用形成具有浅黄色聚集态诱导荧光的有机超分子凝胶WP5‑PN‑G。在WP5‑PN‑G中加入Fe³⁺和Cu²⁺时，WP5‑PN‑G的荧光淬灭，因此可用于高选择性识别Fe³⁺和Cu²⁺；当向荧光猝灭的金属凝胶WP5‑PN‑FeG和WP5‑PN‑CuG中分别加入F^‑、CN^‑时，由于F^‑、CN^‑分别与Fe³⁺、Cu²⁺络合，使WP5‑PN‑G之间的外墙π‑π作用再次恢复，导致聚集态诱导荧光重新出现，从而实现了对Fe³⁺和F^‑及Cu²⁺和CN^‑连续可逆超灵敏检测。

技术领域

本发明涉及一种超分子有机凝胶，尤其涉及一种以季铵化柱[5]芳烃（WP5）为主体，1,8-萘二甲酰亚胺（PN）为客体自组装形成的具有聚集态诱导效应的超分子有机凝胶WP5-PN-G及其制备方法；本发明同时还涉及一种基于该超分子有机金属凝胶WP5-PN-FeG和WP5-PN-CuG的制备；本发明还涉及该超分子有机凝胶及其金属凝胶在离子检测中的应用。

背景技术

有机凝胶是一种低分子量的有机化合物（凝胶因子）在有机溶剂中通过氢键、范德华力、π-π堆积作用等分子间弱相互作用自组装形成的超分子（软）材料。这种材料同时具有固体材料和液体材料特有的优点：凝胶分子保持自己的化学性质，可以进行其在溶液中的一些反应，同时该凝胶材料又具有类似于固体的稳定，如易于保存等优点，因此，在超分子软材料领域具有广泛的应用。

柱芳烃作为一类新的大环分子主体在最近几年里在超分子化学方面已经引起了很大的关注程度。尽管柱芳烃在结构上类似传统的大环分子，但它有着更独特的优势。第一，它相比于冠醚，环糊精，杯芳烃具有更好的对称性和规则性，这一特殊的结构使得它们对客体具有独特的选择性；第二，柱芳烃比其他类型的主体更容易被取代基在苯环两端进行功能化；第三，柱芳烃作为一种新型的大环主体化合物分子，不仅具有多种超分子自主装驱动力，而且它本身具有一个π-电子富集的“外墙”，这个“外墙”可以与缺电子的分子通过外墙π-π作用络合形成稳定的超分子体系。因此，根据柱芳烃的这些特性，以π-π堆积为驱动力，通过外墙π-π作用和阳离子-π作用之间的竞争来实现对特定离子的刺激响应，来实现对阳离子的检测。

1,8-萘二甲酰亚胺衍生物（PN），由于其萘环有大的共平面结构和相邻的萘环之间有较强的π-π堆积作用，从而使1,8-萘二甲酰亚胺衍生物具有很强的荧光。更为重要的是，1,8-萘二甲酰亚胺及其衍生物还是一类重要的有机染料分子,在太阳能电池和非线性光学材料等领域都有潜在的应用价值。

目前，对于基于水溶性柱[5]芳烃的凝胶因子的研究已有很多。然而，对于水溶性柱[5]芳烃与1,8-萘二甲酰亚胺衍生物自组装形成的超分子有机凝胶方面的研究、文献报道的还相对较少。

发明内容

本发明的目的是提供一种以季铵化柱[5]芳烃（WP5）为主体，1,8-萘二甲酰亚胺（PN）为客体自组装形成的具有聚集态诱导效应的超分子有机凝胶；

本发明的另一目的是提供一种上述超分子有机凝胶在荧光高灵敏识别Fe³⁺ 和Cu²⁺ 的应用。

本发明还有一个目的，就是提供一种基于上述超分子有机凝胶的金属凝胶及该金属凝胶在荧光高灵敏识别F^- 和 CN^- 的应用。

一、超分子有机凝胶

1、超分子有机凝胶的制备