[发明专利]一种环多脲分子、制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种环多脲分子、制备方法及其应用，属于化学合成领域。所述环多脲分子以邻苯二脲结构为基本单元，通过不同的桥联基团(芳香基团或烷基链)组成不同大小的多脲大环分子。所述方法首先将4,5‑双R取代‑1,2‑邻苯二胺与双(异氰酸苯酯)或双(氨基甲酸酯)反应得到双胺中间体，然后所述双胺中间体再与双(异氰酸苯酯)或双(氨基甲酸酯)反应即可得到目标产物。所述方法简单高效且具有普适性。所述环多脲分子可用于对阴离子的识别。

技术领域

本发明涉及一种环多脲分子、制备方法及其应用，属于化学合成领域。

背景技术

环多脲分子是以多脲片段为主要骨架结构的一类功能性化合物，在自组装材料、不对称催化、小分子识别尤其是阴离子识别领域具有巨大的潜在应用价值。然而，受限于脲基基团之间的分子间氢键作用，多脲大环分子的溶解度低、难纯化，极大限制了相关多脲大环分子的制备。

专利申请PCT WO99/51570和Xin Wu等(Gale Chem 2019,5,1210-1222.)分别采用3步和5步反应制备了两种具有不同取代基的环四脲类分子，但是产率相对较低，制备方法路线较长，目标产物纯化存在一定的难度。首先，两种方法都需要较为昂贵、对环境有害的原材料、中间体和催化剂(例如：水合肼、金属镍、三光气和氯化亚锡等)，不利于环四脲类分子的大规模制备。其次，两种方法仅个别环四脲分子的制备方法，并不适用于其他多脲大环分子，所述方法的普适性低。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种环多脲分子、制备方法及其应用。所述环多脲分子以邻苯二脲结构为基本单元，通过不同的桥联基团(芳香基团或烷基链)组成不同大小的多脲大环分子；所述方法操作简单且具有普适性。所述环多脲分子用于阴离子识别领域。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下。

一种环多脲分子，所述环多脲分子为环四脲分子或环八脲分子，所述环四脲分子的结构式如式Ⅰ所示：

其中，R为-H、-F或-CH₃；X、Y分别独立为-CH₂、-O、-S或-C(CF₃)₂。

所述环八脲分子的结构式如式Ⅱ所示：

其中，R为-H、-F或-CH₃；X为-CH₂、-O、-S或-C(CF₃)₂；。

本发明所述的一种环多脲分子的制备方法，所述方法步骤如下：

步骤一、氮气氛围下，将4,5-双R取代-1,2-邻苯二胺溶于溶剂Ⅰ中得到溶液Ⅰ，将双(异氰酸苯酯)或双(氨基甲酸酯)溶于溶剂Ⅱ中得到溶液Ⅱ，将溶液Ⅱ逐滴加入溶液Ⅰ中，-20～10℃下进行反应，通过薄层色谱分析检测双(异氰酸苯酯)或双(氨基甲酸酯)反应完全，固液分离，用溶剂Ⅰ或溶剂Ⅱ洗涤固体，干燥后得到目标中间产物，双胺中间体S；

步骤二、当所述环多脲分子为环四脲分子时，氮气氛围下，将所述双胺中间体S溶于溶剂Ⅲ中得到溶液Ⅲ，将双(异氰酸苯酯)或双(氨基甲酸酯)溶于溶剂Ⅳ中得到溶液Ⅳ，将溶液Ⅳ加入到溶液Ⅲ中，70～110℃下进行反应，通过薄层色谱分析检测双(异氰酸苯酯)或双(氨基甲酸酯)反应完全，得到反应液，旋蒸所述反应液至有沉淀析出，加入反溶剂至沉淀析出完全，过滤，固体用所述反溶剂洗涤后干燥，得到一种环四脲分子；

当所述环多脲分子为环八脲分子时，氮气氛围下，将所述双胺中间体S溶于溶剂Ⅲ中得到溶液Ⅲ，将线性双(异氰酸苯酯)溶于溶剂Ⅴ中得到溶液Ⅴ，将溶液Ⅴ加入到溶液Ⅲ中，70～110℃下进行反应，通过薄层色谱分析检测线性双(异氰酸苯酯)反应完全，得到反应液，旋蒸所述反应液至有沉淀析出，加入反溶剂至沉淀析出完全，过滤，固体用所述反溶剂洗涤后干燥，得到一种环八脲分子；