[发明专利]四(4-甲酰基苯基)二茂铁及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及材料合成技术领域，具体涉及一种四(4‑甲酰基苯基)二茂铁及其制备方法和应用。制备方法为在氮气氛围下，向溶有四(4‑X‑苯基)二茂铁的四氢呋喃溶液中滴加正丁基锂，控制温度并搅拌；其中X为Br或I；然后滴加N,N‑二甲基甲酰胺，待完全加入后，控制温度并搅拌；将反应液转移至稀盐酸中搅拌，有固体析出；将析出的固体过滤，用甲醇洗涤，将洗涤后的固体用乙酸乙酯重新溶解，得到的溶液减压旋蒸即得。制备的四(4‑甲酰基苯基)二茂铁可以与芳香胺缩合形成亚胺键，使二茂铁结构与COFs结构相结合形成新的MCOFs材料，使其具有二茂铁优异的物理和化学性能，还能提供大量的金属活性位点并且结构稳定。

技术领域

本发明涉及材料合成技术领域，具体涉及一种四(4-甲酰基苯基)二茂铁及其制备方法和应用。

背景技术

二茂铁于1951年首次被发现，是一种由两个平面型环戊二烯基夹着一个亚铁离子，通过π-作用均衡配位的有机金属化合物。近年来，二茂铁及其衍生物由于具有良好化学和物理特性，被广泛应用于包括传感、燃烧性能调节剂、磁性材料、液晶材料、吸波材料、生物医药以及催化剂在内的技术领域。

随着多孔材料的研究和发展，其由于具有良好的扩散和吸附性能被广泛的应用于气体吸附与分离、光电器件、药物运输、催化传感等技术领域，其中金属-有机框架材料(MOFs)和共价有机框架材料(COFs)作为新兴的多孔材料引起了研究人员的广泛关注。在MOFs中，金属离子与有机配体的广泛组合可以提供大量的金属活性位点，实现所需的结构和功能，但是在苛刻条件下，MOFs配位键有限的化学稳定性严重阻碍了其在实际工业生产中的应用。相比MOFs，COFs具有孔道结构高度有序、比表面积大、结构多样以及易于功能化修饰等优点，并且COFs用共价键代替配位键，提高了材料的稳定性和柔韧性。但是由于COFs纯粹的有机特征使其物理和化学性能较差，制约其进一步发展。因此，合成金属共价有机框架材料(MCOFs)以平衡并改善MOFs和COFs的材料性能，可以极大的促进多孔材料的发展与应用。

而以二茂铁为骨架合成MCOFs却鲜有报道，原因在于COFs材料需要通过共价键来调节自身结构的规整性，所以参与形成COFs材料的二茂铁衍生物需具备相应的反应基团，与参与反应的其他单体材料之间形成较稳定的连接。而现有技术中能合成的二茂铁衍生物类型十分有限，且由于二茂铁自身性质的特殊性，使其与很多常见的试剂不能很好的兼容，也进一步限制了二茂铁衍生物的合成。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种四(4-甲酰基苯基)二茂铁，具有对称性和规整的结构，其具有的醛基可与芳香胺类化合物进行缩合反应，形成亚胺键，从而得到以二茂铁为骨架的金属共价有机框架材料，增加金属共价有机框架材料的结构多样性，推动金属共价有机框架材料研究领域的发展。

为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：

第一方面，本发明提供一种四(4-甲酰基苯基)二茂铁，结构如下：

第二方面，本发明提供一种四(4-甲酰基苯基)二茂铁的制备方法，包括以下步骤：

步骤S1：氮气氛围下，向溶有四(4-X-苯基)二茂铁的四氢呋喃溶液中滴加正丁基锂，在-80～-60℃下搅拌2～12h；四(4-X-苯基)二茂铁的添加量为0.5～2mmol；所述四(4-X-苯基)二茂铁的结构如下：

其中X为Br或I；

步骤S2：向步骤S1得到的反应液中滴加N,N-二甲基甲酰胺，待完全加入后搅拌10-60min，升温至-70～-40℃，搅拌2～15h；

步骤S3：将步骤S2中的反应液转移至稀盐酸中搅拌，有固体析出；