本發(fā)明屬于有機(jī)合成領(lǐng)域，涉及一種V型剛?cè)岱肿拥暮铣煞椒?，具體涉及一種基于芘和多分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿拥暮铣煞椒ā?/p>

背景技術(shù)：

近年來，設(shè)計(jì)與合成具有自組裝能力的新型構(gòu)筑基元，發(fā)展基于各種推動(dòng)力的組裝方法，構(gòu)筑具有不同物理和化學(xué)性質(zhì)的超分子體系是超分子科學(xué)的研究熱點(diǎn)。目前，嵌段共聚物、剛?cè)岱肿?、液晶、多肽?fù)合物等體系都能自組裝成具有完好形狀和尺寸的超分子聚集體。在這些人工合成的自組裝體系中，剛?cè)岱肿佑捎趦煞N嵌段間強(qiáng)烈的不相容性，可以自組裝成多種超分子納米結(jié)構(gòu)，現(xiàn)已發(fā)展成為超分子化學(xué)一個(gè)新的研究增長點(diǎn)。

在已報(bào)道的剛?cè)岱肿又?，以芳香環(huán)為剛性嵌段，以聚乙二醇為柔性嵌段的剛?cè)岱肿颖憩F(xiàn)出優(yōu)異的自組裝性能。研究表明，此類剛?cè)岱肿咏Y(jié)構(gòu)中剛性基元的π-π相互作用和柔性鏈段與剛性鏈段的微相分離作用以及在溶液中的親疏水作用是剛?cè)岱肿泳奂纬筛咭?guī)整性超分子結(jié)構(gòu)的主要驅(qū)動(dòng)力。通過調(diào)節(jié)幾個(gè)參數(shù)之間的協(xié)同作用如剛棒形狀、剛?cè)狍w積比、柔性鏈長度和橫截面積等，可以制備出多種有序的超分子聚集體。例如在本體中可以自組裝成體心四方相、穿孔層狀相、六方柱狀相等，在溶液中可以自組裝成囊泡、纖維、納米籠等納米結(jié)構(gòu)。由于此類分子中剛性嵌段多形成共軛體系，因此在有機(jī)溶劑溶液中具有很強(qiáng)的熒光，可作為熒光染料或熒光分子探針；而在水溶液中這些分子又有很好的自組裝性能，在外界條件變化時(shí)又可以解組裝，因此該類超分子在納米反應(yīng)器、藥物載體等方面具有很好的應(yīng)用前景。

目前，基于苯環(huán)剛性嵌段是V型的剛?cè)岱肿右延袌?bào)道(H-J Kim；Y-H Jeong；E Lee et al.J.Am.Chem.Soc.,2009,131(47):17371-17375；L Liu；H-J Kim；M Lee.Soft Matter,2011,7(1):91-95；H J Kim；S K Kang；Y K Lee et al.Angew.Chem.Int.Ed.,2010,49(45):8471-8475；H J Kim；F Liu；J H Ryu et al.J.Am.Chem.Soc.,2012,134(33):13871-13880；Z Huang；S K Kang；M Banno et al.Science,2012,337(6101):1521-1526；S Shin；S Lim；Y Kim et al.J.Am.Chem.Soc.,2013,135(6):2156-2159；H-J Kim；J-K Kim；M Lee.Chem.Commun.,2010,46(9):1458-1460)，但是這些分子都是以取代苯為核心構(gòu)筑V型剛性嵌段，并在剛性嵌段側(cè)面引入單根柔性鏈，雖然在柔性鏈上做了很多變化，但是柔性鏈連接位置、柔性鏈的數(shù)量對(duì)V型剛?cè)岱肿幼越M裝行為的影響尚不明確；所形成的聚集體能否作為某些反應(yīng)的反應(yīng)場所(即納米反應(yīng)器)以及是否具有其它物理性能等等，都有待于進(jìn)一步深入的研究。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于芘和多分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿拥暮铣煞椒ǎ铣晒に嚭侠?，產(chǎn)率高，產(chǎn)品在有機(jī)溶劑中有較強(qiáng)熒光，可作為熒光染料或熒光分子探針；而在水溶液中具有很好的自組裝性能，規(guī)整的聚集體可作為納米反應(yīng)器或藥物載體。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種基于芘和多分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿拥暮铣煞椒ǎ浣Y(jié)構(gòu)通式如下：

其中，R₁＝H或，n＝2～6；

具體制備步驟如下：

(1)將化合物1與化合物a、無水碳酸鈉按照摩爾比1：(2～5)：(5～10)進(jìn)行投料，化合物1中R₂＝H或OH，溶解于無水乙腈中，回流反應(yīng)18小時(shí)～48小時(shí)，冷卻后減壓蒸出溶劑，水洗，萃取，干燥，過濾，濃縮，柱層析法分離純化，得到黃色油狀物化合物2

(2)將化合物2與氫氧化鉀按照摩爾比1:(2～15)溶解于的甲醇中，減壓抽出空氣并充入氮?dú)夂螅訜徇M(jìn)行回流反應(yīng)4小時(shí)～8小時(shí)；停止加熱，冷卻至室溫后旋出溶劑，加入與化合物2摩爾比為(10～25):1的濃鹽酸，繼續(xù)攪拌15分鐘，調(diào)節(jié)pH至酸性，萃取，干燥，過濾，濃縮，得到化合物3

(3)將化合物3和二甲基甲酰胺(DMF)按摩爾比1:(1～3)溶解于二氯甲烷中，減壓抽出空氣并充入氮?dú)猓缓笾糜诒≈?；將與化合物3摩爾比為(3～10):1的二氯亞砜溶于二氯甲烷中，氮?dú)獗Ｗo(hù)下用恒壓滴液漏斗逐滴加入到上述反應(yīng)瓶中，滴加結(jié)束后撤掉冰浴，室溫?cái)嚢?小時(shí)～12小時(shí)，去除溶劑，得到化合物4

(4)將化合物4與4-羥基-4’-碘聯(lián)苯按照摩爾比1:(1～2)溶于精制四氫呋喃中，減壓抽出空氣并充入氮?dú)?，加入三乙胺，所述三乙胺與化合物4摩爾比為(2～5):1，氮?dú)獗Ｗo(hù)下回流24小時(shí)～36小時(shí)；冷卻，旋出溶劑，用二氯甲烷萃取，干燥，過濾，用柱層析法分離純化，用體積比甲醇：二氯甲烷＝1:(10～30)作為洗脫劑，得到淺黃色油狀物化合物5

(5)將化合物b和化合物5按照摩爾比1:(2～3)溶于四氫呋喃和精制三乙胺中，減壓抽出空氣并充入氮?dú)夂?，加入碘化亞銅和四(三苯基磷)鈀，所述碘化亞銅與化合物b摩爾比為(0.1～0.2):1，所述四(三苯基磷)鈀與化合物b摩爾比為(0.05～0.1):1，氮?dú)獗Ｗo(hù)下回流48小時(shí)～72小時(shí)；旋出溶劑，水洗，分別用二氯甲烷和乙酸乙酯萃取，干燥，過濾，濃縮，用柱層析法分離提純，得到紅褐色固體6

進(jìn)一步的，步驟(1)柱層析法分離純化時(shí)，洗脫液為溶劑A與二氯甲烷按照體積比為1:(20～40)混合液，所述溶劑A是乙酸乙酯或甲醇。

進(jìn)一步的，步驟(5)柱層析法分離純化時(shí)，洗脫液為甲醇與乙酸乙酯按照體積比為1:(10～20)的混合溶液。

進(jìn)一步的，所述濃鹽酸質(zhì)量濃度為37％。

本發(fā)明所提供的基于芘和多分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿拥暮铣陕肪€如下：

其中，化合物1中R₂＝H或OH，化合物2～化合物6中R₁＝H或，n＝2～6。

本發(fā)明的有益效果是：

合成工藝設(shè)計(jì)合理，產(chǎn)率高，選用具有較強(qiáng)π電子離域能和較高熒光量子效率，良好熱穩(wěn)定性的芘作為剛性核，它可以和苯環(huán)形成芳香共軛體系來增強(qiáng)π-π作用，增加分子排列的有序性。選取親水性的多分支聚乙二醇作為柔性嵌段，可以提高溶解性和增加水溶性，所述各類V型剛?cè)岱肿釉谟袡C(jī)溶劑中可作為熒光染料或熒光分子探針；而在水溶液中具有很好的自組裝性能，可作為納米反應(yīng)器或藥物載體。

附圖說明

圖1是本發(fā)明(對(duì)應(yīng)實(shí)施例1)所制備的化合物2a的核磁氫譜圖；

圖2是本發(fā)明(對(duì)應(yīng)實(shí)施例1)所制備的化合物5a的核磁氫譜圖；

圖3是本發(fā)明(對(duì)應(yīng)實(shí)施例1)所制備的基于芘和三分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿?a的核磁氫譜圖(溶劑:CDCl₃)；

圖4是本發(fā)明(對(duì)應(yīng)實(shí)施例1)所制備的基于芘和三分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿?a的核磁碳譜圖(溶劑:CDCl₃)；

圖5是本發(fā)明(對(duì)應(yīng)實(shí)施例1)所制備的基于芘和三分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿?a的MALDI-TOF-MS圖(基質(zhì)：CHCA)；

圖6是本發(fā)明(對(duì)應(yīng)實(shí)施例1)所制備的基于芘和三分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿?a在二氯甲烷中的熒光發(fā)射光譜圖(0.01wt％)；

圖7是本發(fā)明(對(duì)應(yīng)實(shí)施例1)所制備的基于芘和三分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿?a在水溶液中的透射電鏡圖(0.01wt％)；

圖8是本發(fā)明(對(duì)應(yīng)實(shí)施例2)所制備的中間體2b的核磁氫譜圖；

圖9是本發(fā)明(對(duì)應(yīng)實(shí)施例2)所制備的中間體5b的核磁氫譜圖；

圖10是本發(fā)明(對(duì)應(yīng)實(shí)施例2)所制備的基于芘和三分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿?b的核磁氫譜圖(溶劑:CDCl₃)；

圖11是本發(fā)明(對(duì)應(yīng)實(shí)施例2)所制備的基于芘和三分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿?b的核磁碳譜圖(溶劑:CDCl₃)；

圖12是本發(fā)明(對(duì)應(yīng)實(shí)施例2)所制備的基于芘和三分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿?b的MALDI-TOF-MS圖(基質(zhì)：CHCA)；

圖13是本發(fā)明(對(duì)應(yīng)實(shí)施例2)所制備的基于芘和三分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿?b在二氯甲烷中的熒光發(fā)射光譜圖(0.01wt％)；

圖14是本發(fā)明(對(duì)應(yīng)實(shí)施例2)所制備的基于芘和三分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿?b在水溶液中的透射電鏡圖(0.01wt％)。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

1)中間體2a的合成

將沒食子酸甲酯0.83g(4.5mmol)，無水碳酸鉀3.13g(22.7mmol)溶于50mL的精制乙腈中，然后稱取4.96g(18.1mmol)的化合物a，用15mL的精制乙腈將其溶解，倒入恒壓漏斗中緩慢滴加到上述溶液中，滴加持續(xù)約1.5小時(shí)，滴加完畢撤去冰浴裝置，回流24小時(shí)。冷卻后旋出溶劑，水洗，用二氯甲烷萃取三次，干燥，過濾，濃縮，用柱層析法分離純化(質(zhì)量比為1:20的乙酸乙酯和二氯甲烷做洗脫液)，得到黃色油狀物化合物2a，稱重為1.8g，產(chǎn)率為70％。1H-NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.26(s,2H),4.18(s,6H),3.81(d,9H),3.69(s,6H),3.52(d,6H),3.35(d,9H).

2)中間體3a的合成

將2a(1.8g，3.67mmol)溶解于30mL的精制甲醇中，加入氫氧化鉀(2.055g，36.7mmol)，抽出空氣并充入氮?dú)夂蠡亓?小時(shí)。停止加熱，冷卻至室溫后旋干溶劑，加入30mL蒸餾水和4mL濃度為37wt％的濃鹽酸，攪拌15分鐘，調(diào)節(jié)pH至酸性，用乙酸乙酯萃取，硫酸鎂干燥過夜，過濾，濃縮后得到化合物3a，不用提純直接進(jìn)行下步反應(yīng)。

3)中間體4a,5a的合成

用20mL精制的二氯甲烷溶解化合物3a(2.1g，4.56mmol)，然后抽出空氣并充入氮?dú)猓缓笤诘獨(dú)獗Ｗo(hù)下加入DMF(1mL，13mmol)，置于冰浴下，用恒壓滴液漏斗將溶于40mL二氯甲烷的氯化亞砜(1.63g，13.68mmol)逐滴加入到上述反應(yīng)瓶中，滴加結(jié)束后撤掉冰浴，室溫?cái)嚢?2小時(shí)，旋干溶劑，得到化合物4a，不用提純，直接進(jìn)行下步反應(yīng)。

4)將4-羥基-4’-碘聯(lián)苯(1.24g，4.18mmol)與4a(2.0g，4.18mmol)溶于50mL精制四氫呋喃中，抽出空氣并充入氮?dú)猓尤爰s0.85g(8.36mmol)三乙胺，氮?dú)獗Ｗo(hù)下回流36小時(shí)。冷卻，旋干溶劑，用二氯甲烷萃取，干燥，過濾，用柱層析法分離純化，洗脫劑為甲醇：二氯甲烷＝1:30(v/v)，得到1.2g淺黃色油狀物化合物5a，產(chǎn)率為66％。1H-NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.79(d,J＝8.1Hz,2H),7.62(d,J＝8.2Hz,2H),7.49(s,2H),7.35(d,2H),7.29(s,2H),4.29(d,6H),3.89(d,6H),3.75(d,6H),3.59(s,6H),3.41(d,9H).

5)基于芘和三分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿?a的合成

將化合物5a(950mg，1.26mmol)，化合物b(150mg，0.6mmol)溶于25mL精制四氫呋喃和25mL精制三乙胺中，抽出空氣并充入氮?dú)夂螅尤氲饣瘉嗐~(15mg，0.08mmol)，四(三苯基膦)鈀(50mg，0.04mmol)，氮?dú)獗Ｗo(hù)下回流48小時(shí)。旋干溶劑，水洗，分別用二氯甲烷和乙酸乙酯萃取，干燥，過濾，濃縮，用柱層析法分離提純，洗脫劑為乙酸乙酯：甲醇＝20:1(v/v)，得到160mg紅褐色固體化合物6a，產(chǎn)率為44％。1H-NMR(300MHz,CDCl₃)δ8.84(s,2H),8.22(m,4H),8.10(s,2H),7.83(d,J＝8.4Hz,4H),7.71(t,J＝8.2Hz,8H),7.49(s,4H),7.31(d,4H),4.29(m,12H),3.88(m,12H),3.74(m,12H),3.58(m,12H),3.39(d,18H).13CNMR(101MHz,CDCl₃)δ164.71,152.45,150.72,143.24,140.21,138.04,132.19,131.75,131.28,129.85,128.11,127.91,127.09,126.38,125.11,124.13,124.07,122.47,122.20,118.43,109.62,95.58,89.48,72.06,71.99,70.76,70.64,69.64,68.97,59.07.MALDI-TOF-MS m/z(M+Na)+1524。

將合成的基于芘和三分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿?a，進(jìn)行了熒光性能測試。稱取6a分子放入二氯甲烷中，配置成濃度為0.01wt％的二氯甲烷溶液，用波長320nm激發(fā)，得到熒光發(fā)射光譜圖，如圖6所示。從圖中可看出分子6a具有雙發(fā)射，最大發(fā)射強(qiáng)度在446nm和470nm處，溶液狀態(tài)下能發(fā)出黃綠色熒光，色純度較好。

將合成的基于芘和三分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿?a，進(jìn)行了水中自組裝性能測試。稱取6a分子放入水中溶解，配置成濃度為0.01wt％的水溶液，取少量滴到銅網(wǎng)上，自然干燥后測試投射電鏡得到圖7。從圖中可看出分子6a在水中能自組裝成球形聚集體，粒徑在20nm～80nm范圍內(nèi)，可見此類分子在水中具有很好的自組裝性能，可形成穩(wěn)定的超分子結(jié)構(gòu)。實(shí)施例2

1)中間體2b的合成

將3,5-二羥基苯甲酸甲酯0.74g(4.46mmol)，無水碳酸鉀3.1g(22.9mmol)溶于60mL精制的乙腈中，然后稱取a 4.97g(11.04mmol)，用20mL精制的乙腈將其溶解，倒入恒壓滴液漏斗中緩慢滴加到上述溶液中，回流20小時(shí)。冷卻后，旋出溶劑，水洗，用二氯甲烷萃取三次，干燥，過濾，濃縮，用柱層析法分離純化，洗脫劑為甲醇：二氯甲烷＝1:30(v/v)，得到2.91g淺黃色油狀物化合物2b，產(chǎn)率為90.1％。1H-NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.18(s,2H),6.69(s,1H),4.13(d,4H),3.92-3.80(m,8H),3.69(d,12H),3.54(s,4H),3.37(s,6H).

2)中間體3b的合成

將2b(1.5g，2.07mmol)溶解于30mL精制的甲醇中，加入氫氧化鉀(1.16g，20.7mmol)，抽出空氣并充入氮?dú)?，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下回流8小時(shí)。停止加熱，旋干溶劑，然后加入20mL蒸餾水和2mL濃鹽酸，攪拌15分鐘，調(diào)節(jié)pH至酸性，用乙酸乙酯萃取，硫酸鎂過夜干燥，過濾，濃縮后即為化合物3b，不用提純直接進(jìn)行下步反應(yīng)。

3)中間體4b,5b的合成

用25mL精制的二氯甲烷溶解混合物3b(1.43g，2.01mmol)，然后抽出空氣并充入氮?dú)?，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下加入DMF(0.46mL，6.0mmol)的DMF，置于冰浴下，用恒壓滴液漏斗將溶于20mL二氯甲烷的氯化亞砜(0.84g，7.06mmol)逐滴加入到上述反應(yīng)瓶中，滴加結(jié)束撤掉冰浴，室溫?cái)嚢?小時(shí)，旋干溶劑，得到化合物4a，不用提純，直接進(jìn)行下步反應(yīng)。

4)將4b(1.46g，2.0mmol)與4-羥基-4’-碘聯(lián)苯(1.2g，4mmol)溶于30mL精制的四氫呋喃中，抽出空氣并充入氮?dú)?，加入三乙?.25g(10mmol)，氮?dú)獗Ｗo(hù)下回流24小時(shí)。冷卻，旋干溶劑，用二氯甲烷萃取，干燥，過濾，用柱層析法分離純化，洗脫劑為甲醇：二氯甲烷＝1:10(v/v)，得到1.87g淺黃色油狀物5b，產(chǎn)率為94.6％。1H-NMR(400MHz,CDCl₃)δ7.77(s,2H),7.59(s,2H),7.35(dd,6H),6.80(s,1H),4.19(d,4H),3.89(m,4H),3.80-3.63(m,36H),3.57(dd,4H),3.39(s,6H).

5)基于芘和二分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿?b的合成

化合物b(200mg，0.80mmol)，化合物5b(1.87g，1.9mmol)溶于40mL精制的四氫呋喃和40mL精制的三乙胺中，抽出空氣并充入氮?dú)夂?，加入碘化亞銅(20mg，0.1mmol)，四(三苯基膦)鈀(100mg，0.08mmol)，氮?dú)獗Ｗo(hù)下回流72小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后旋干溶劑，水洗，用二氯甲烷和乙酸乙酯萃取，干燥，過濾，濃縮，用柱層析法分離提純，洗脫劑為乙酸乙酯：甲醇＝10:1(v/v)，得到725mg紅褐色固體6b，產(chǎn)率為46％。1H-NMR(300MHz,CDCl₃)δ8.77(s,2H),8.21(d,J＝7.9Hz,2H),8.12(d,J＝8.0Hz,2H),8.03(s,2H),7.80(d,4H),7.67(d,8H),7.37(s,4H),7.31(d,4H),6.77(t,2H),4.18(d,8H),3.88(d,8H),3.77(s,8H),3.65(s,16H),3.55(d,8H),3.38(s,12H)；13C NMR(101MHz,CDCl₃)δ164.85,159.87,150.61,140.22,138.08,132.17,131.77,131.29,131.07,129.87,128.12,127.94,127.10,126.40,125.12,124.11,122.42,122.12,118.43,108.58,107.42,95.53,89.40,71.90,70.83,70.75,70.64,69.56,67.78,59.06.

MALDI-TOF-MS m/z(M+Na)+1991。

將合成的基于芘和二分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿?b，進(jìn)行了熒光性能測試。稱取6b分子放入二氯甲烷中，配置成濃度為0.01wt％的二氯甲烷溶液，用波長325nm激發(fā)，得到熒光發(fā)射光譜圖，如圖13所示。從圖中可看出分子6b具有雙發(fā)射，最大發(fā)射強(qiáng)度在448nm和475nm處，溶液狀態(tài)下能發(fā)出黃綠色熒光，色純度較好。

本發(fā)明所述合成的基于芘和二分支聚乙二醇鏈的V型剛?cè)岱肿?b，進(jìn)行了水中自組裝性能測試。稱取6b分子放入水中溶解，配置成濃度為0.01wt％的水溶液，取少量滴到銅網(wǎng)上，自然干燥后測試投射電鏡得到圖，如圖14所示。從圖中可看出分子6b在水中能自組裝成線性纖維，長度大小不一，但纖維直徑在12nm～16nm范圍內(nèi)，比較均一，可見此類分子在水中具有很好的自組裝性能，可形成穩(wěn)定的超分子結(jié)構(gòu)。

以上僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。