CN115160584B - 一种基于阳离子-π与静电作用协同构筑异质孔超分子有机框架及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于阳离子‑π与静电作用协同构筑异质孔超分子有机框架及制备方法，通过有机合成方法得到了所需的两种构筑单体：3,3',3”‑三(苯‑1,3,5‑三苯基三(1H‑吲哚‑4,1‑二基)三(乙烷‑2,1‑二基)三(1‑甲基‑1H‑咪唑‑3‑鎓)溴盐和[1,1'‑联苯]‑4,4'‑二磺酸钠。这两种单体均含有的阳离子‑π作用以及静电相互作用的识别基团，在超纯水溶液中通过阳离子‑π与静电作用的协同效应进行分子自组装，通过挥发溶剂，得到异质孔超分子有机框架材料。这种结构新颖的异质孔超分子有机框架材料，相比于传统的均质孔结构材料，在放射性核废料快速富集和分离等方面表现出广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于超分子材料领域，涉及一种基于阳离子-π与静电作用协同构筑异质孔超分子有机框架及制备方法。
背景技术
基于阳离子-π与静电作用协同构筑的异质孔超分子有机框架材料是结合超分子材料和分级孔特性的一种新型的超分子有机功能材料，在许多领域显示出巨大的应用潜力，如吸附/分离、催化、能源和自修复材料等。此外，它具有较高的稳定性与可修饰性，在多种溶剂，温度以及复杂混合体系中均能够保持很好的稳定性。因此，无论是从基础研究还是从实际应用的角度来看，设计并制备出异质孔超分子有机框架材料都具有重要意义。
文献1“Kang-Da Zhang,Jia Tian,David Hanifi,Yuebiao Zhang,Andrew Chi-Hau Sue,Tian-You Zhou,Lei Zhang,Xin Zhao,Yi Liu,and Zhan-Ting Li.
Toward a Single-Layer Two-Dimensional Honeycomb SupramolecularOrganic Framework in Water.J.Am.Chem.Soc.2013,135,17913-17918”，公开了一种通过主客体相互作用在水溶液中构筑二维超分子有机框架材料的方法，这种新型的超分子有机框架材料构筑方法简单，但是框架材料的结构复杂些和稳定性不够，严重限制了该类材料的应用。
文献2“Xuedong Xiao,Hongbo Chen,Xuxu Dong,Dazhuo Ren,Qiang Deng,DapengWang,and Wei Tian.A Double Cation-π-Driven Strategy Enabling Two-DimensionalSupramolecular Polymers as Efficient CatalystCarriers.Angew.Chem.Int.Ed.2020,59,9534–9541”，公开了一种通过双重阳离子-π相互作用在水溶液中构筑二维超分子聚合物的方法，这种新型的超分子有机框架材料构筑方法简单，但是框架材料的结构复杂些不够，从而限制了其在气体吸附、能源等领域的应用。
发明内容
要解决的技术问题
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种基于阳离子-π与静电作用协同构筑异质孔超分子有机框架及制备方法，克服目前二维超分子有机框架材料复杂性低的问题以及稳定性差的问题。
技术方案
一种基于阳离子-π与静电作用协同构筑异质孔超分子有机框架，其特征在于3,3',3”-三(苯-1,3,5-三苯基三(1H-吲哚-4,1-二基)三(乙烷-2,1-二基)三(1-甲基-1H-咪唑-3-鎓)溴盐和[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸钠通过阳离子-π与静电作用的协同驱动自组装得到异质孔超分子有机框架材料；所述异质孔结构为六角形孔道和矩形孔道交替周期性排列，且六个矩形孔道均布于六角形孔道周边，结构式为：
一种所述基于阳离子-π与静电作用协同构筑异质孔超分子有机框架的制备方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将摩尔比为1:1.2～1.5:5～8:0.05～0.1的4-溴吲哚、2-溴乙醇、氢氧化钾和四丁基碘化铵溶于干燥N,N-二甲基甲酰胺中，在氮气氛围保护下，反应混合液70～80℃搅拌反应12～24h；减压除去溶剂，饱和氯化钠溶液水洗，萃取，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到浅黄色液体2-(1H-4,溴-吲哚-1-基)乙-1-醇；
步骤2：将摩尔比为1:1.2～1.5的2-(1H-4,溴-吲哚-1-基)乙-1-醇和三苯基膦溶于适量的干燥乙腈中，在0～5℃条件下，将1.2～1.5倍当量的四溴化碳滴入，继续搅拌反应20～30分钟后，在室温条件下继续反应12～24h；减压除去溶剂，饱和氯化钠溶液水洗，萃取，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到白色固体4-溴-1-(2-溴乙基)-吲哚；
步骤3：将摩尔比为1:1.1～1.2:3～5:0.1～0.5的4-溴-1-(2-溴乙基)-吲哚、联硼酸频那醇酯、乙酸钾和[1,1-双(二苯基磷)二茂铁]二氯化钯溶于适量的干燥1,4-二氧六环中，在氮气氛围保护下，反应混合液80～100℃搅拌反应12～24h；减压除去溶剂，饱和氯化钠溶液水洗，萃取，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到白色固体1-(2-溴乙基)-4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼硼烷)-吲哚；
步骤4：将摩尔比为1:4～6:9～12:0.1～0.5的1,3,5-三溴苯、1-(2-溴乙基)-4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼硼烷)-吲哚、氢氧化钠和四(三苯基膦)钯溶于干燥四氢呋喃和水混合溶液中，在氮气氛围保护下，反应混合液70～80℃搅拌反应48～72h；减压除去溶剂，饱和氯化钠溶液水洗，萃取，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到浅黄色固体1,3,5-三(2-溴乙基)-1H-吲哚-4-基)苯；
所述四氢呋喃和水混合溶液中的比例3～4:1；
步骤5：将摩尔比为1:10～30的1,3,5-三(2-溴乙基)-1H-吲哚-4-基)苯和N-甲基咪唑溶于干燥甲苯中，在氮气氛围保护下，反应混合液100～110℃搅拌反应24～48h；待反应结束后冷却至室温后，除去甲苯溶剂，得到的固体用四氢呋喃洗涤3～4次，干燥后得浅黄色固体3,3',3”-三(苯-1,3,5-三苯基三(1H-吲哚-4,1-二基)三(乙烷-2,1-二基)三(1-甲基-1H-咪唑-3-鎓)溴盐；
步骤6：将摩尔比为1:2的[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸和氢氧化钠溶于去离子水中，室温搅拌反应2～4h；减压除去溶剂，得到白色固体[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸钠；
步骤7：将步骤5的3,3',3”-三(苯-1,3,5-三苯基三(1H-吲哚-4,1-二基)三(乙烷-2,1-二基)三(1-甲基-1H-咪唑-3-鎓)溴盐和步骤6的[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸钠分别溶于超纯水中并按1:3摩尔比进行溶液共组装，静置得到超分子聚合物溶液；待超分子聚合物溶液中溶剂挥发干后，去离子水洗涤固体3～4次，所得到的固体即为一种基于阳离子-π与静电作用协同构筑异质孔超分子有机框架。
所述每个步骤均为将反应物和溶剂加入干燥的Schlenk管后，先用液氮冷冻以后抽真空，再通入氮气后解冻，然后再次液氮冷冻后抽真空，这样反复冷冻-解冻-冷冻操作多次。
所述所有溶液加热均在恒温油浴条件下进行。
所述干燥的N,N-二甲基甲酰胺为5A分子筛干燥后的溶剂。
所述干燥的乙腈为5A分子筛干燥后的溶剂。
所述干燥的1,4-二氧六环为5A分子筛干燥后的溶剂。
所述干燥的甲苯为5A分子筛干燥后的溶剂。
有益效果
本发明提出的一种基于阳离子-π与静电作用协同构筑异质孔超分子有机框架及制备方法，通过有机合成方法得到了所需的两种构筑单体：3,3',3”-三(苯-1,3,5-三苯基三(1H-吲哚-4,1-二基)三(乙烷-2,1-二基)三(1-甲基-1H-咪唑-3-鎓)溴盐和[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸钠。这两种单体均含有的阳离子-π作用以及静电相互作用的识别基团，在超纯水溶液中通过阳离子-π与静电作用的协同效应进行分子自组装，通过挥发溶剂，得到异质孔超分子有机框架材料。这种结构新颖的异质孔超分子有机框架材料，相比于传统的均质孔结构材料，在放射性核废料快速富集和分离等方面表现出广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明方法制备的3,3',3”-三(苯-1,3,5-三苯基三(1H-吲哚-4,1-二基)三(乙烷-2,1-二基)三(1-甲基-1H-咪唑-3-鎓)溴盐的分子结构示意图。
图2是本发明方法制备的[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸钠的分子结构示意图。
图3是本发明方法实施例1所制备的异质孔超分子有机框架的结构示意图，其异质孔结构为六角形孔道和矩形孔道交替周期性排列。
图4是本发明方法实施例1所制备的异质孔超分子有机框架的粉末X射线衍射图，图中对应的200晶格间距和001晶格间距确认图3所示的异质孔超分子有机框架结构。
图5是本发明方法实施例1所制备的异质孔超分子有机框架的快速碘捕获性能图，2h内即可吸附饱和。目前所报道的大部分材料吸附饱和需要几十甚至上百小时，极大地限制其实际应用。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
实施例一：
将4-溴吲哚(196mg，1.0mmol)、2-溴乙醇(225mg，1.2mmol)、氢氧化钾(280mg，5.0mmol)和四丁基碘化铵(18.5mg，0.05mmol)溶于50mL的干燥N,N-二甲基甲酰胺中，在氮气氛围保护下，反应混合液70℃搅拌反应12h；待反应结束后冷却至室温后，减压除去溶剂，加入100mL饱和氯化钠溶液水洗，随后用乙酸乙酯萃取50mL×2次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到浅黄色液体2-(1H-4,溴-吲哚-1-基)乙-1-醇。
将2-(1H-4,溴-吲哚-1-基)乙-1-醇(240mg，1.0mmol)和三苯基膦(314.7mg，1.2mmol)溶于50mL的干燥乙腈中，在0℃条件下，将四溴化碳(398mg，1.2mmol)缓慢加入，继续搅拌反应20～30分钟后，在室温条件下继续反应12h；减压除去溶剂，加入100mL饱和氯化钠溶液水洗，随后用乙酸乙酯萃取50mL×2次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到白色固体4-溴-1-(2-溴乙基)-吲哚。
将4-溴-1-(2-溴乙基)-吲哚(303mg，1.0mmol)、联硼酸频那醇酯(279mg，1.1mmol)、乙酸钾(294mg，3.0mmol)和[1,1-双(二苯基磷)二茂铁]二氯化钯(72.5mg，0.1mmol)溶于50mL的干燥1,4-二氧六环中，在氮气氛围保护下，反应混合液80℃搅拌反应12h；待反应结束后冷却至室温后，减压除去溶剂，加入100mL饱和氯化钠溶液水洗，随后用乙酸乙酯萃取50mL×2次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到白色固体1-(2-溴乙基)-4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼硼烷)-吲哚。
将1,3,5-三溴苯(314.8mg，1.0mmol)、1-(2-溴乙基)-4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼硼烷)-吲哚(1396mg，4.0mmol)、氢氧化钠(360mg，9.0mmol)和四(三苯基膦)钯(115mg，0.1mmol)溶于60mL的四氢呋喃和水(3:1)混合溶液中，在氮气氛围保护下，反应混合液70℃搅拌反应48h；待反应结束后冷却至室温后，减压除去溶剂，加入150mL饱和氯化钠溶液水洗，随后用乙酸乙酯萃取100mL×2次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到浅黄色固体1,3,5-三(2-溴乙基)-1H-吲哚-4-基)苯。
将1,3,5-三(2-溴乙基)-1H-吲哚-4-基)苯(741mg，1.0mmol)和N-甲基咪唑(821mg，10.0mmol)溶于30mL的干燥甲苯中，在氮气氛围保护下，反应混合液100℃搅拌反应24h；待反应结束后冷却至室温后，除去甲苯溶剂，得到的固体用四氢呋喃洗涤3～4次，干燥后得浅黄色固体3,3',3”-三(苯-1,3,5-三苯基三(1H-吲哚-4,1-二基)三(乙烷-2,1-二基)三(1-甲基-1H-咪唑-3-鎓)溴盐。
将[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸(346mg，1.0mmol)和氢氧化钠(80mg，2.0mmol)溶于10mL的去离子水中，室温搅拌反应2h；减压除去溶剂，得到白色固体[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸钠。
将3,3',3”-三(苯-1,3,5-三苯基三(1H-吲哚-4,1-二基)三(乙烷-2,1-二基)三(1-甲基-1H-咪唑-3-鎓)溴盐和[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸钠分别溶于超纯水中并按1:3摩尔比进行溶液共组装，静置一段时间，即可得到超分子聚合物溶液；待超分子聚合物溶液中溶剂挥发干后，去离子水洗涤固体3～4次，所得到的固体即为一种基于阳离子-π与静电作用协同构筑异质孔超分子有机框架。
从图3中基于阳离子-π与静电作用协同构筑异质孔超分子有机框架示意图及图4中所制备的异质孔超分子有机框架的粉末X射线衍射图可以证实本实施例1所制备的异质孔超分子有机框架的有序结构。
实施例二：
将4-溴吲哚(392mg，2.0mmol)、2-溴乙醇(450mg，2.4mmol)、氢氧化钾(560mg，10.0mmol)和四丁基碘化铵(37mg，0.1mmol)溶于50mL的干燥N,N-二甲基甲酰胺中，在氮气氛围保护下，反应混合液70℃搅拌反应12h；待反应结束后冷却至室温后，减压除去溶剂，加入150mL饱和氯化钠溶液水洗，随后用乙酸乙酯萃取100mL×2次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到浅黄色液体2-(1H-4,溴-吲哚-1-基)乙-1-醇。
将2-(1H-4,溴-吲哚-1-基)乙-1-醇(480mg，2.0mmol)和三苯基膦(629.4mg，2.4mmol)溶于50mL的干燥乙腈中，在0℃条件下，将四溴化碳(955mg，2.4mmol)缓慢加入，继续搅拌反应20～30分钟后，在室温条件下继续反应12h；减压除去溶剂，加入150mL饱和氯化钠溶液水洗，随后用乙酸乙酯萃取100mL×2次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到白色固体4-溴-1-(2-溴乙基)-吲哚。
将4-溴-1-(2-溴乙基)-吲哚(606mg，2.0mmol)、联硼酸频那醇酯(558mg，2.2mmol)、乙酸钾(588mg，6.0mmol)和[1,1-双(二苯基磷)二茂铁]二氯化钯(145mg，0.2mmol)溶于50mL的干燥1,4-二氧六环中，在氮气氛围保护下，反应混合液80℃搅拌反应12h；待反应结束后冷却至室温后，减压除去溶剂，加入150mL饱和氯化钠溶液水洗，随后用乙酸乙酯萃取100mL×2次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到白色固体1-(2-溴乙基)-4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼硼烷)-吲哚。
将1,3,5-三溴苯(629.6mg，2.0mmol)、1-(2-溴乙基)-4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼硼烷)-吲哚(2792mg，8.0mmol)、氢氧化钠(720mg，18.0mmol)和四(三苯基膦)钯(230mg，0.2mmol)溶于100mL的四氢呋喃和水(3:1)混合溶液中，在氮气氛围保护下，反应混合液70℃搅拌反应48h；待反应结束后冷却至室温后，减压除去溶剂，加入200mL饱和氯化钠溶液水洗，随后用乙酸乙酯萃取150mL×2次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到浅黄色固体1,3,5-三(2-溴乙基)-1H-吲哚-4-基)苯。
将1,3,5-三(2-溴乙基)-1H-吲哚-4-基)苯(1482mg，2.0mmol)和N-甲基咪唑(1642mg，20.0mmol)溶于50mL的干燥甲苯中，在氮气氛围保护下，反应混合液100℃搅拌反应24h；待反应结束后冷却至室温后，除去甲苯溶剂，得到的固体用四氢呋喃洗涤3～4次，干燥后得浅黄色固体3,3',3”-三(苯-1,3,5-三苯基三(1H-吲哚-4,1-二基)三(乙烷-2,1-二基)三(1-甲基-1H-咪唑-3-鎓)溴盐。
将[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸(692mg，2.0mmol)和氢氧化钠(160mg，4.0mmol)溶于20mL的去离子水中，室温搅拌反应2h；减压除去溶剂，得到白色固体[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸钠。
将3,3',3”-三(苯-1,3,5-三苯基三(1H-吲哚-4,1-二基)三(乙烷-2,1-二基)三(1-甲基-1H-咪唑-3-鎓)溴盐和[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸钠分别溶于超纯水中并按1:3摩尔比进行溶液共组装，静置一段时间，即可得到超分子聚合物溶液；待超分子聚合物溶液中溶剂挥发干后，去离子水洗涤固体3～4次，所得到的固体即为一种基于阳离子-π与静电作用协同构筑异质孔超分子有机框架。
实施例三：
将4-溴吲哚(588mg，3.0mmol)、2-溴乙醇(675mg，3.6mmol)、氢氧化钾(840mg，15.0mmol)和四丁基碘化铵(55.5mg，0.15mmol)溶于100mL的干燥N,N-二甲基甲酰胺中，在氮气氛围保护下，反应混合液70℃搅拌反应12h；待反应结束后冷却至室温后，减压除去溶剂，加入150mL饱和氯化钠溶液水洗，随后用乙酸乙酯萃取100mL×2次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到浅黄色液体2-(1H-4,溴-吲哚-1-基)乙-1-醇。
将2-(1H-4,溴-吲哚-1-基)乙-1-醇(720mg，3.0mmol)和三苯基膦(944mg，3.6mmol)溶于100mL的干燥乙腈中，在0℃条件下，将四溴化碳(1194mg，3.6mmol)缓慢加入，继续搅拌反应20～30分钟后，在室温条件下继续反应12h；减压除去溶剂，加入200mL饱和氯化钠溶液水洗，随后用乙酸乙酯萃取100mL×2次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到白色固体4-溴-1-(2-溴乙基)-吲哚。
将4-溴-1-(2-溴乙基)-吲哚(909mg，3.0mmol)、联硼酸频那醇酯(837mg，3.3mmol)、乙酸钾(882mg，9.0mmol)和[1,1-双(二苯基磷)二茂铁]二氯化钯(217.5mg，0.3mmol)溶于100mL的干燥1,4-二氧六环中，在氮气氛围保护下，反应混合液80℃搅拌反应12h；待反应结束后冷却至室温后，减压除去溶剂，加入200mL饱和氯化钠溶液水洗，随后用乙酸乙酯萃取100mL×2次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到白色固体1-(2-溴乙基)-4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼硼烷)-吲哚。
将1,3,5-三溴苯(944.4mg，3.0mmol)、1-(2-溴乙基)-4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼硼烷)-吲哚(4188mg，12.0mmol)、氢氧化钠(1080mg，27.0mmol)和四(三苯基膦)钯(345mg，0.3mmol)溶于150mL的四氢呋喃和水(3:1)混合溶液中，在氮气氛围保护下，反应混合液70℃搅拌反应48h；待反应结束后冷却至室温后，减压除去溶剂，加入200mL饱和氯化钠溶液水洗，随后用乙酸乙酯萃取150mL×2次，合并有机相，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到浅黄色固体1,3,5-三(2-溴乙基)-1H-吲哚-4-基)苯。
将1,3,5-三(2-溴乙基)-1H-吲哚-4-基)苯(2223mg，3.0mmol)和N-甲基咪唑(2463mg，30.0mmol)溶于80mL的干燥甲苯中，在氮气氛围保护下，反应混合液100℃搅拌反应24h；待反应结束后冷却至室温后，除去甲苯溶剂，得到的固体用四氢呋喃洗涤3～4次，干燥后得浅黄色固体3,3',3”-三(苯-1,3,5-三苯基三(1H-吲哚-4,1-二基)三(乙烷-2,1-二基)三(1-甲基-1H-咪唑-3-鎓)溴盐。
将[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸(1038mg，3.0mmol)和氢氧化钠(240mg，6.0mmol)溶于30mL的去离子水中，室温搅拌反应2h；减压除去溶剂，得到白色固体[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸钠。
将3,3',3”-三(苯-1,3,5-三苯基三(1H-吲哚-4,1-二基)三(乙烷-2,1-二基)三(1-甲基-1H-咪唑-3-鎓)溴盐和[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸钠分别溶于超纯水中并按1:3摩尔比进行溶液共组装，静置一段时间，即可得到超分子聚合物溶液；待超分子聚合物溶液中溶剂挥发干后，去离子水洗涤固体3～4次，所得到的固体即为一种基于阳离子-π与静电作用协同构筑异质孔超分子有机框架。
Claims (8)
1.一种基于阳离子-π与静电作用协同构筑异质孔超分子有机框架，其特征在于3,3',3”-三(苯-1,3,5-三苯基三(1H-吲哚-4,1-二基)三(乙烷-2,1-二基)三(1-甲基-1H-咪唑-3-鎓)溴盐和[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸钠通过阳离子-π与静电作用的协同驱动自组装得到异质孔超分子有机框架材料；所述异质孔结构为六角形孔道和矩形孔道交替周期性排列，且六个矩形孔道均布于六角形孔道周边，结构式为：
所述基于阳离子-π与静电作用协同构筑异质孔超分子有机框架是按照以下步骤制得：
步骤1：将摩尔比为1:1.2～1.5:5～8:0.05～0.1的4-溴吲哚、2-溴乙醇、氢氧化钾和四丁基碘化铵溶于干燥N,N-二甲基甲酰胺中，在氮气氛围保护下，反应混合液70～80℃搅拌反应12～24h；减压除去溶剂，饱和氯化钠溶液水洗，萃取，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到浅黄色液体2-(1H-4,溴-吲哚-1-基)乙-1-醇；
步骤2：将摩尔比为1:1.2～1.5的2-(1H-4,溴-吲哚-1-基)乙-1-醇和三苯基膦溶于适量的干燥乙腈中，在0～5℃条件下，将1.2～1.5倍当量的四溴化碳滴入，继续搅拌反应20～30分钟后，在室温条件下继续反应12～24h；减压除去溶剂，饱和氯化钠溶液水洗，萃取，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到白色固体4-溴-1-(2-溴乙基)-吲哚；
步骤3：将摩尔比为1:1.1～1.2:3～5:0.1～0.5的4-溴-1-(2-溴乙基)-吲哚、联硼酸频那醇酯、乙酸钾和[1,1-双(二苯基磷)二茂铁]二氯化钯溶于适量的干燥1,4-二氧六环中，在氮气氛围保护下，反应混合液80～100℃搅拌反应12～24h；减压除去溶剂，饱和氯化钠溶液水洗，萃取，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到白色固体1-(2-溴乙基)-4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼硼烷)-吲哚；
步骤4：将摩尔比为1:4～6:9～12:0.1～0.5的1,3,5-三溴苯、1-(2-溴乙基)-4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼硼烷)-吲哚、氢氧化钠和四(三苯基膦)钯溶于干燥四氢呋喃和水混合溶液中，在氮气氛围保护下，反应混合液70～80℃搅拌反应48～72h；减压除去溶剂，饱和氯化钠溶液水洗，萃取，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到浅黄色固体1,3,5-三(2-溴乙基)-1H-吲哚-4-基)苯；
所述四氢呋喃和水混合溶液中的比例3～4:1；
步骤5：将摩尔比为1:10～30的1,3,5-三(2-溴乙基)-1H-吲哚-4-基)苯和N-甲基咪唑溶于干燥甲苯中，在氮气氛围保护下，反应混合液100～110℃搅拌反应24～48h；待反应结束后冷却至室温后，除去甲苯溶剂，得到的固体用四氢呋喃洗涤3～4次，干燥后得浅黄色固体3,3',3”-三(苯-1,3,5-三苯基三(1H-吲哚-4,1-二基)三(乙烷-2,1-二基)三(1-甲基-1H-咪唑-3-鎓)溴盐；
步骤6：将摩尔比为1:2的[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸和氢氧化钠溶于去离子水中，室温搅拌反应2～4h；减压除去溶剂，得到白色固体[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸钠；
步骤7：将步骤5的3,3',3”-三(苯-1,3,5-三苯基三(1H-吲哚-4,1-二基)三(乙烷-2,1-二基)三(1-甲基-1H-咪唑-3-鎓)溴盐和步骤6的[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸钠分别溶于超纯水中并按1:3摩尔比进行溶液共组装，静置得到超分子聚合物溶液；待超分子聚合物溶液中溶剂挥发干后，去离子水洗涤固体3～4次，所得到的固体即为一种基于阳离子-π与静电作用协同构筑异质孔超分子有机框架。
2.一种权利要求1所述基于阳离子-π与静电作用协同构筑异质孔超分子有机框架的制备方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：将摩尔比为1:1.2～1.5:5～8:0.05～0.1的4-溴吲哚、2-溴乙醇、氢氧化钾和四丁基碘化铵溶于干燥N,N-二甲基甲酰胺中，在氮气氛围保护下，反应混合液70～80℃搅拌反应12～24h；减压除去溶剂，饱和氯化钠溶液水洗，萃取，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到浅黄色液体2-(1H-4,溴-吲哚-1-基)乙-1-醇；
步骤2：将摩尔比为1:1.2～1.5的2-(1H-4,溴-吲哚-1-基)乙-1-醇和三苯基膦溶于适量的干燥乙腈中，在0～5℃条件下，将1.2～1.5倍当量的四溴化碳滴入，继续搅拌反应20～30分钟后，在室温条件下继续反应12～24h；减压除去溶剂，饱和氯化钠溶液水洗，萃取，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到白色固体4-溴-1-(2-溴乙基)-吲哚；
步骤3：将摩尔比为1:1.1～1.2:3～5:0.1～0.5的4-溴-1-(2-溴乙基)-吲哚、联硼酸频那醇酯、乙酸钾和[1,1-双(二苯基磷)二茂铁]二氯化钯溶于适量的干燥1,4-二氧六环中，在氮气氛围保护下，反应混合液80～100℃搅拌反应12～24h；减压除去溶剂，饱和氯化钠溶液水洗，萃取，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到白色固体1-(2-溴乙基)-4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼硼烷)-吲哚；
步骤4：将摩尔比为1:4～6:9～12:0.1～0.5的1,3,5-三溴苯、1-(2-溴乙基)-4-(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂硼硼烷)-吲哚、氢氧化钠和四(三苯基膦)钯溶于干燥四氢呋喃和水混合溶液中，在氮气氛围保护下，反应混合液70～80℃搅拌反应48～72h；减压除去溶剂，饱和氯化钠溶液水洗，萃取，无水硫酸钠干燥，再经柱层析分离提纯，得到浅黄色固体1,3,5-三(2-溴乙基)-1H-吲哚-4-基)苯；
所述四氢呋喃和水混合溶液中的比例3～4:1；
步骤5：将摩尔比为1:10～30的1,3,5-三(2-溴乙基)-1H-吲哚-4-基)苯和N-甲基咪唑溶于干燥甲苯中，在氮气氛围保护下，反应混合液100～110℃搅拌反应24～48h；待反应结束后冷却至室温后，除去甲苯溶剂，得到的固体用四氢呋喃洗涤3～4次，干燥后得浅黄色固体3,3',3”-三(苯-1,3,5-三苯基三(1H-吲哚-4,1-二基)三(乙烷-2,1-二基)三(1-甲基-1H-咪唑-3-鎓)溴盐；
步骤6：将摩尔比为1:2的[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸和氢氧化钠溶于去离子水中，室温搅拌反应2～4h；减压除去溶剂，得到白色固体[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸钠；
步骤7：将步骤5的3,3',3”-三(苯-1,3,5-三苯基三(1H-吲哚-4,1-二基)三(乙烷-2,1-二基)三(1-甲基-1H-咪唑-3-鎓)溴盐和步骤6的[1,1'-联苯]-4,4'-二磺酸钠分别溶于超纯水中并按1:3摩尔比进行溶液共组装，静置得到超分子聚合物溶液；待超分子聚合物溶液中溶剂挥发干后，去离子水洗涤固体3～4次，所得到的固体即为一种基于阳离子-π与静电作用协同构筑异质孔超分子有机框架。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于：所述每个步骤均为将反应物和溶剂加入干燥的Schlenk管后，先用液氮冷冻以后抽真空，再通入氮气后解冻，然后再次液氮冷冻后抽真空，这样反复冷冻-解冻-冷冻操作多次。
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于：所述所有溶液加热均在恒温油浴条件下进行。
5.根据权利要求2所述方法，其特征在于：所述干燥的N,N-二甲基甲酰胺为5A分子筛干燥后的溶剂。
6.根据权利要求2所述方法，其特征在于：所述干燥的乙腈为5A分子筛干燥后的溶剂。
7.根据权利要求2所述方法，其特征在于：所述干燥的1,4-二氧六环为5A分子筛干燥后的溶剂。
8.根据权利要求2所述方法，其特征在于：所述干燥的甲苯为5A分子筛干燥后的溶剂。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "A Double Cation–p-Driven Strategy Enabling Two-Dimensional Supramolecular Polymers as Efficient Catalyst Carriers";Xuedong Xiao et al.;《Angew. Chem.》;第9535页Scheme 1 * |
Also Published As
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