[发明专利]一种超分子聚合物单体及其制备方法和超分子聚合物

说明书

本发明公开了一种超分子聚合物单体及其制备方法和超分子聚合物，该超分子聚合物单体为富电子的四硫富瓦烯桥联的双官能脲基嘧啶酮线性分子。由于脲基嘧啶酮单元可以通过自互补型四重氢键作用自络合为二聚体且具有超高的二聚常数，因此，随着浓度的升高，该超分子聚合物单体可以利用脲基嘧啶酮单元的二聚现象自发形成线性超分子聚合物。此外，利用四硫富瓦烯富电子性能，该超分子聚合物单体与缺电子主体大环混合即可简易制备得到具有近红外吸收的新型超分子聚准轮烷结构。该新型超分子聚合物单体的设计合成为构筑功能性自组装体系提供了一个新的方向。

技术领域

本发明属于超分子化学领域，更具体地，涉及一种超分子聚合物单体及其制备方法和超分子聚合物。

背景技术

超分子聚合物是指低分子量的单体通过系列非共价键弱相互作用力(如氢键、金属配位作用、主客体作用等)相互作用而组装起来形成的聚合物阵列。由于非共价键弱相互作用力具有动态可逆的性质，导致超分子聚合物具备传统共价键连接的聚合物所不具有的性质，如：可循环性、自修复性、刺激响应性等。

氢键是非共价键作用的一种，在生命体内广泛存在且在维持生命体正常运转具有重要意义，例如，在DNA及蛋白质中均存在氢键作用。因此，科学家们广泛利用氢键构筑人工超分子体系。但由于单个氢键作用力有限，需要开发具有多重氢键的作用单元以提高氢键的结合能力。脲基嘧啶酮单元间可以通过四重氢键作用力而形成二聚体，其二聚常数在氯仿溶液中可达6×10⁷M^-1，且脲基嘧啶酮二聚现象具有酸碱响应性能，因此脲基嘧啶酮单元在构筑超分子聚合物领域具有重要的应用能力。

四硫富瓦烯及其衍生物由于其独特的性能，在光信息储存、分子传感器、非线性光学及有机导体及超导体等领域广泛应用。在超分子化学领域，四硫富瓦烯目前主要应用于构筑轮烷及索烃结构，但是将四硫富瓦烯基元引入到其它拓扑结构中的研究比较少。

发明内容

本发明的目的是针对以上不足，提供一种超分子聚合物单体及其制备方法，设计合成了四硫富瓦烯桥连的双脲基嘧啶酮官能团化的超分子聚合物单体，利用脲基嘧啶酮在溶液中二聚的现象，该超分子聚合物单体在高浓度下即可以自发聚合得到线性超分子聚合物，进一步利用四硫富瓦烯优异的富电子性能可以简易制备得到具有近红外吸收的超分子聚准轮烷结构，为功能性超分子组装体的设计开发提供了一定的参考价值。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种超分子聚合物单体，其结构式如下：

式中，中间为四硫富瓦烯单元，两端均为脲基嘧啶酮单元。

本发明还提供了上述超分子聚合物单体的制备方法，其合成路线为：

上述超分子聚合物单体的制备方法，包括以下步骤：

步骤a.N₂保护下，将CsOH·H₂O、2,6(7)-二(2-氰乙基硫代)四硫富瓦烯(化合物1)、2-(2-(2-碘乙氧基)乙氧基)乙烷-1-醇(化合物2)分别溶于有机溶剂中，混合后搅拌反应，旋除溶剂，经柱层析得到式3化合物；其中化合物1根据文献(Tetrahedron,2003,59,4843-4850)制备，其中化合物2根据文献(Chemical Communications,2020,56,3939-3942)制备；

步骤b.将式3化合物、TsCl、DMAP和三乙胺分别溶于有机溶剂，混合后搅拌反应，旋除溶剂，经柱层析得到式4化合物；

步骤c.将N₂保护下，将式4化合物和邻苯二甲酰亚胺钾盐分别溶于有机溶剂中，混合后搅拌反应，旋除溶剂，经柱层析得到式5化合物；