[发明专利]一种含有蒽片段及炔取代的芴基的碳纳米环及其合成方法和应用

说明书

本发明首次设计合成了一种式1结构所示化合物，该化合物具有碳纳米大环结构，该化合物包括蒽片段、炔取代的芴基以及8个炔基，经过简单的炔基去保护可得到端炔，易于实现大环的衍生化；碳纳米环上引入芴基，有利于提高大环的光电性能。本发明提供的合成方法包括光照下的蒽二聚及解聚反应，分别形成了具有蒽二聚体骨架的“8”型的双孔碳纳米环和具有两个蒽片段的大碳纳米环结构；且制备过程中产物没有异构体存在，产物收率高。

技术领域

本发明涉及有机光化学合成领域，更具体地，涉及一种含有蒽片段及炔取代的芴基的碳纳米环及其合成方法和应用。

背景技术

环形碳纳米结构如：柱芳烃，环形对苯撑等因其自身独特的结构，在生物、材料、催化等众多领域都有着广泛的应用。近年来，在碳纳米大环上引入其他结构，对其进行结构修饰，改变或者增加碳纳米大环的特殊性能，合成一些具有特殊结构的碳纳米大环，其研究正在不断地发展。然而，由于合成碳纳米大环的原料及方法上的局限，导致现有的多数碳纳米大环修饰难度较大，从而进一步导致其衍生化困难，限制了其应用。

炔基尤其端炔是一种极易通过反应修饰的基团。炔烃参与的反应如：点击化学反应、sonogashira偶联反应等有着反应条件温和、产率高的优点，因而将炔基引入到具有特殊结构的分子中对其衍生化具有十分重要的意义。而将端炔作为官能团引入到碳纳米大环结构中使其易于修饰，可以使碳纳米大环的应用范围更为广泛，但是由于其合成难度较大，因而关于这方面研究相对较少。

因此，需要提供一种含有端炔的碳纳米大环结构及其合成方法。

发明内容

本发明第一个目的，在于提供一种含有蒽片段及炔取代的芴基的碳纳米环。该碳纳米环分子上具有8个炔基，经过简单的去保护过程即可获得端炔，易于实现碳纳米环的衍生化；且该碳纳米环分子上具有芴基，可提高碳纳米环的光电性能。

本发明第二个目的，在于提供一种含有蒽片段及炔取代的芴基的碳纳米环的合成方法，该合成线路短，收率高，具有应用前景。

本发明第三个目的，在于提供上述含有蒽片段及炔取代的芴基的碳纳米环在制备含端炔基碳纳米环中的应用。

在本说明书中，TBS和Bpin所表示的基团与权利要求一致，即TBS表示叔丁基二甲基硅基，Bpin表示频哪醇硼酸酯。

为达到上述目的，本发明第一个方面提供了一种蒽片段及炔取代的芴基的碳纳米环，其结构式如式1所示：

在该化合物中含有两个蒽片段、四个芴基以及8个炔基，且炔基经过简单的去保护过程即可获得端炔基，进而有利于碳纳米环的衍生化，芴基则可提高碳纳米环的光电性能。

本发明第二个方面提供了上述碳纳米环的合成方法。

本发明第三个方面也提供了上述碳纳米环在合成含端炔基的碳纳米环中的应用。

一种上述碳纳米环的合成方法，包括如下步骤：

S1：式2所示化合物与叔丁基二甲基硅乙炔发生sonogashira偶联反应，得式3所示化合物；

优选地，S1包括在氮气气氛中，以四氢呋喃(THF)为溶剂，碘化亚铜(CuI)和Pd(PPh₃)₄为催化剂，二乙胺(Et₂NH)为碱，式2所示化合物与叔丁基二甲基硅乙炔发生sonogashira偶联反应；反应完毕后；加入二氯甲烷及石油醚，依次用去离子水和饱和食盐水洗涤；有机相用无水硫酸钠干燥后旋干；用石油醚和乙酸乙酯柱层析得式3化合物；

其中，式2所述化合物、叔丁基二甲基硅乙炔的物质的量比值为：1:2.2；