[发明专利]一种多三联吡啶金属有机配体化合物及其组装的五元花环状超分子和制备

说明书

本发明公开了一种基于三联吡啶金属配位的五元花环状超分子合成方法。该超分子由一种含有多个三联吡啶及金属钌的配体与过渡金属离子在溶剂中自驱动形成巨型五元花环状超分子。配体与过渡金属可精确的反应生成单一五聚产物，无其他副产物产生。配体及最终组装产物通过核磁、质谱、扫描电镜等测试进行了结构表征以及分子量的确定。该超分子具有较大的分子量和良好的溶解性能，分子结构具有对称性和美学性能，且能够实现凝胶化。

技术领域

本发明涉及一种五元花环状超分子的合成方法，特别涉及一种多三联吡啶金属有机配体化合物及由该配体与金属离子通过自装置形成的五元花环状超分子及其制备方法，属于新型超分子合成领域。

背景技术

在超分子化学中，金属-配体配位作用在超分子的构建中起着重要的作用。配体与金属离子之间的配位驱动自组装可以产生复杂的二维、三维和无限的金属有机超分子结构，其复杂性和功能性可以得到增强。在过去的三十年中，配位驱动的自组装的金属有机超分子得到大量的报道，含氮有机配体占据了这一领域的大部分超分子组装，从单齿，双齿到三齿配体。利用单齿吡啶基配体和双齿类联吡啶配体的自组装构建超分子结构在过去几十年中取得了卓有成效的发展，无论是在其广泛的结构还是功能上的应用。此外，在三齿三联吡啶自组装化学领域，化学工作者们一直在寻求同时具有数学和艺术美学的复杂和功能结构的合成。必须说，精确控制超分子结构的形状和大小在今天仍然被视为一个巨大的挑战，因为有机配体的灵活性和相差不大的热力学或动力学稳定性可能导致混合的产物。随着超分子催化、纳米材料应用、生命科学应用和储能等方面的研究的不断深入，结构的可控制对于实现其潜在功能和应用具有重要意义。

寻求及发展具有特殊形貌的化学结构是化学工作者的重要任务之一，这一方面增加化学的艺术性，另一方面根据结构决定性质从而决定应用，具有特殊形貌的化学结构因此具有很重要的潜在研究价值。在金属有机配位化学中，通过分步合成更复杂的金属有机配体，预期就能够获得更为复杂的金属超分子。

精确控制金属大环向离散结构的自组装仍然是超分子化学领域的目标和挑战之一。有效地控制组装五元花环是个巨大的挑战。制备花环形状的超分子结构，配体组件往往需要包含内外两层的特征，内层形成中心的花柄，而外层对应花瓣的结构。根据角度原则，制备五元的配体角度应该是108度左右。但是在化学结构式中具有108度角的结构很少，此外，一般的配体都具有柔韧性因而使得角度可调，所以配体在构筑超分子时，其方向的保守性并不是很严格。

现有技术中，还没有具有五元对称花状超分子的报道。

发明内容

为了获得具有五元花状结构的超分子，本发明第一目的在于，提供一种特殊结构的多三联吡啶金属有机配体化合物。

本发明第二目的在于，提供了一种所述的多三联吡啶金属有机配体化合物的制备方法。

本发明第三目的在于，提供一种具有特殊五元花状对称结构的五元花环状金属有机超分子。

本发明第四目的在于，提供一种所述的特殊五元花状对称结构的五元花环状金属有机超分子的制备方法。

本发明目的在于构建五元花状结构的超分子，为了实现上述技术目的，本发明首先提供了一种多三联吡啶金属有机配体化合物，其具有式1结构：

其中，Ru金属钌。

研究发现，得益于所述的式1配体基团以及结构片段的特性，有助于组装得到具有五元对称花状结构的超分子。

本发明第二目的在于，提供一种所述的多三联吡啶金属有机配体化合物的制备方法，由式2化合物和式3化合物进行偶联反应得到：