【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于機械互鎖分子。更具體地，涉及一種輪烷類機械互鎖分子的制備方法。
技術介紹
1、機械互鎖分子(mechanically?interlocked?molecules，mims)，是指一個分子中有至少兩個組分間通過機械鍵纏繞互鎖而形成的結構，其特點是組分間沒有直接的共價鍵相連、但卻無法在不切斷共價鍵的情況下將這些組分分開，從而確保了機械互鎖分子具有高度的構象自由度(如伸長、旋轉、滑動和扭曲等)，同時保持了結構完整性。
2、機械互鎖分子按結構可分為輪烷(rotaxanes)、分子結(molecular?knots)、索烴(catenanes)等。輪烷類機械互鎖分子具有作為軸組分的桿狀分子和作為環組分的環狀分子，桿狀分子穿過環狀分子的空腔，且兩端結合有較大體積的分子以防止桿狀分子的滑出，因此輪烷類機械互鎖分子具有較高的自由度、活動性和結構穩定性，在分子機器、反應中間體、催化劑、藥物遞送系統等方面得到廣泛應用。
3、目前，輪烷類機械互鎖分子的制備工藝往往需要采用重金屬(如錫離子等)作為催化劑，但重金屬易造成環境污染。因此，亟需尋找一種綠色的輪烷類機械互鎖分子制備方法。
技術實現思路
1、本專利技術針對現有技術的不足，旨在提供一種輪烷類機械互鎖分子的制備方法，以二苯并-24-冠-8、苯并-21-冠-7為輪烷類機械互鎖分子的環組分，以桿狀化合物為軸組分，以異氰酸酯衍生物為封堵基團，同時利用桿狀化合物的羥基作為反應基團，在不添加催化劑的條件下，經過一鍋法制備得到
2、本專利技術上述目的通過以下技術方案實現：
3、本專利技術提供了一種輪烷類機械互鎖分子的制備方法，由二苯并-24-冠-8(db24c8)、苯并-21-冠-7(b21c7)、異氰酸酯衍生物、桿狀化合物反應得到；
4、其中，所述異氰酸酯衍生物為1,6-己二異氰酸酯或3,5-二甲基苯基異氰酸酯；
5、所述桿狀化合物的結構式為：
6、
7、本專利技術以二苯并-24-冠-8、苯并-21-冠-7為輪烷類機械互鎖分子的環組分，以桿狀化合物為軸組分，以異氰酸酯衍生物為封堵基團，同時利用桿狀化合物的羥基作為反應基團，在不添加催化劑的條件下，經過一鍋法制備得到輪烷類機械互鎖分子。該方法不僅能達到100％的原子經濟性，符合綠色化學的要求，還能達到65％以上的收率，實現輪烷類機械互鎖分子的高效制備。
8、所述輪烷類機械互鎖分子的結構式選自：
9、(1)雜[5]輪烷類機械互鎖分子：
10、
11、(2)雜[3]輪烷類機械互鎖分子：
12、
13、優選地，二苯并-24-冠-8、苯并-21-冠-7、異氰酸酯衍生物、桿狀化合物的摩爾比為28～37：28～37：9～42：18～25。
14、進一步優選地，二苯并-24-冠-8、苯并-21-冠-7、1,6-己二異氰酸酯、桿狀化合物的摩爾比為為33～37：33～37：9～11：21～25；或者二苯并-24-冠-8、苯并-21-冠-7、3,5-二甲基苯基異氰酸酯、桿狀化合物的摩爾比為28～32：28～32：38～42：18～22。
15、最優選地，二苯并-24-冠-8、苯并-21-冠-7、1,6-己二異氰酸酯、桿狀化合物的摩爾比為為35：35：10：23；或者二苯并-24-冠-8、苯并-21-冠-7、3,5-二甲基苯基異氰酸酯、桿狀化合物的摩爾比為30：30：40：20。
16、優選地，所述制備方法為：二苯并-24-冠-8、苯并-21-冠-7與桿狀化合物組裝形成擬輪烷后，再用異氰酸酯衍生物封端形成所述輪烷類機械互鎖分子。
17、所述輪烷類機械互鎖分子的合成路線如下所示：
18、
19、或者
20、
21、進一步優選地，所述組裝的溫度為20～30℃。
22、進一步優選地，所述組裝的時間為1.8～2.2h。最優選為2h。
23、進一步優選地，所述封端的溫度為20～30℃。
24、進一步優選地，所述封端的時間為45～50h。最優選為48h。
25、優選地，所述反應在有機溶劑中進行，所述有機溶劑為體積比4.8～5.2：1的氯仿與乙腈。有機溶劑的用量足夠溶解反應原料即可。
26、優選地，所述反應在惰性氛圍中進行。
27、進一步優選地，所述惰性氛圍為氬氣氛圍、氮氣氛圍或氦氣氛圍。
28、優選地，所述反應的同時還進行攪拌。
29、進一步優選地，所述攪拌的轉速為500～1000rpm。
30、優選地，所述反應后，還依次進行洗滌、干燥、提純。
31、進一步優選地，所述洗滌為用水洗滌。
32、進一步優選地，所述洗滌的次數為3～5次。
33、進一步優選地，所述提純通過柱層析法進行。
34、更優選地，所述柱層析法所用的洗脫液為體積比19～21：1的二氯甲烷與甲醇。最優選為體積比20：1的二氯甲烷與甲醇。
35、更優選地，所述柱層析法所用的填料為硅膠。
36、本專利技術具有以下有益效果：
37、1.本專利技術以二苯并-24-冠-8、苯并-21-冠-7為輪烷類機械互鎖分子的環組分，以桿狀化合物為軸組分，以異氰酸酯衍生物為封堵基團，同時利用桿狀化合物的羥基作為反應基團，在不添加催化劑的條件下，經過一鍋法制備得到輪烷類機械互鎖分子，避免了因使用重金屬催化劑而帶來的環境污染風險，具有工業化可行性。
38、2.在本專利技術的工藝下，輪烷類機械互鎖分子的收率能達到65％以上，為分子機器、反應中間體、催化劑、藥物遞送系統等領域提供了一種高效的原料制備工藝。
39、3.本專利技術的制備工藝流程簡單，原子經濟性達到100％，符合綠色化學的要求。
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1.一種輪烷類機械互鎖分子的制備方法，其特征在于，由二苯并-24-冠-8、苯并-21-冠-7、異氰酸酯衍生物、桿狀化合物反應得到；
2.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，二苯并-24-冠-8、苯并-21-冠-7、異氰酸酯衍生物、桿狀化合物的摩爾比為28～37：28～37：9～42：18～25。
3.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，二苯并-24-冠-8、苯并-21-冠-7與桿狀化合物組裝形成擬輪烷后，再用異氰酸酯衍生物封端形成所述輪烷類機械互鎖分子。
4.根據權利要求3所述制備方法，其特征在于，所述組裝的溫度為20～30℃。
5.根據權利要求3所述制備方法，其特征在于，所述組裝的時間為1.8～2.2h。
6.根據權利要求3所述制備方法，其特征在于，所述封端的溫度為20～30℃。
7.根據權利要求3所述制備方法，其特征在于，所述封端的時間為45～50h。
8.根據權利要求1所述制備方法，其特征在于，所述反應在有機溶劑中進行，所述有機溶劑為體積比4.8～5.2：1的氯仿與乙腈。
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