一类环三邻二甲基氢醌烃衍生物共晶材料的制备方法及其在分子共晶与结构鉴定中的应用与流程

本发明涉及超分子共晶材料，尤其涉及一类环三邻二甲基氢醌烃衍生物共晶材料的制备方法及其在分子共晶与结构鉴定中的应用。

背景技术：

1、单晶x射线衍射是鉴定有机物结构的重要手段。与核磁、质谱等验证性的鉴定方法不同，单晶x射线衍射可以直接观察到分子的结构，其结果更为明确，可信度更高。并且，由于反常散射效应，单晶x射线衍射也可以用于判定手性分子的绝对构型。但是，仍然有许多化合物，其单晶培养费时费力，高质量单晶的获得仍然存在困难。特别是对于油状的有机化合物而言，由于其熔点低，在室温下很难凝固或结晶。

2、为了解决这一问题，mokoto fujita团队提出了“晶体海绵(crystallinesponges)”的方法。小的有机客体分子进入金属有机框架(metal-organic frameworks)的尺寸合适孔道中排列(nature 2013,495,461-466；nat.protoc.2014,9,246-252；angew.chem.int.ed.2016,55,4919-4923；j.am.chem.soc.2017,139,16838-16844)。晶体结构中，有序性从金属有机框架转移到孔隙，再转移到客体分子。由于客体分子有序的排列堆积，它可以通过单晶x射线衍射被观察到，进而进行结构解析。此外，这一方法可以实现所需要的样品量在微克级别，这也促进了该方法与液相色谱或气相色谱联用，进一步保证了对于复杂样品和少量样品的分析。michael d.ward团队则使用一种由胍阳离子和有机磺酸阴离子构成的氢键框架，用之将广泛的客体分子封装到晶体孔道中，以鉴定客体分子的结构(science1997,276,575-579；science 2001,294,1907-1911；nat.commun.2019,10,4477-4483)。此外，非网络结构，例如具有固有的空腔的超分子大环主体，在堆积过程中会产生孔道的有机分子，也表现出了对一系列分子的共结晶能力。一般来说，在共晶材料的设计中，大小和形状合适的空腔或者孔道是必不可少的。它们可以容纳客体分子并迫使其有序排列。然而，孔道的存在也给共晶带来了一些问题。例如，只有一部分孔道被客体分子占据，其他孔道没有任何分子，或者是仅存在残留的溶剂分子；有些客体分子在孔道中以多种不同的取向共存。这些情况在晶体结构中会表现出客体分子的占有率远远低于100％，客体分子部分甚至完全无序，孔道中存在大量无法被归属的残余电子密度。这些问题极大地阻碍了使用单晶x射线衍射确定客体分子结构及其绝对构型。

技术实现思路

1、针对上述不足，本发明提供了一类环三邻二甲基氢醌烃衍生物共晶材料的制备方法及其在分子共晶与结构鉴定中的应用。本发明以环三苯膦酸邻二甲基苯酯为主要原料，以油状客体分子纯品为溶剂，通过工艺条件优化，结合降温结晶，制备得到一类环三邻二甲基氢醌烃衍生物共晶材料，所制备的共晶是一种结构稳定的材料，且操作简便，重复性良好，制备得到新的共晶材料的同时，解决了油状客体无法结晶从而没法使用x射线衍射测试的问题。

2、本发明的技术方案如下：

3、一类环三邻二甲基氢醌烃衍生物共晶材料，是将环三邻二甲基氢醌烃衍生物与油状客体混合，通过降温结晶得到。

4、进一步地，所述环三邻二甲基氢醌烃衍生物为环三苯膦酸邻二甲基苯酯；所述油状客体包括2，5-己二酮、反式肉桂醛、s-2-戊醇、r-2-戊醇中的一种；所述油状客体的纯度≥99％；

5、进一步地，所述一类环三邻二甲基氢醌烃衍生物共晶材料包括环三苯膦酸邻二甲基苯酯与2，5-己二酮共晶材料、环三苯膦酸邻二甲基苯酯与反式肉桂醛共晶材料、环三苯膦酸邻二甲基苯酯与s-2-戊醇共晶材料、环三苯膦酸邻二甲基苯酯与r-2-戊醇共晶材料。

6、一种所述共晶材料的制备方法，包括如下步骤：

7、s1-1：将环三苯膦酸邻二甲基苯酯与油状客体混合后，置于加热板加热，得到混合液；

8、s1-2：将恒温水浴锅加热至设定温度；

9、s1-3：将步骤s1-1的混合液置于步骤s2的恒温水浴锅中，将水浴锅的温度逐渐降至室温，混合液的温度随着水浴温度降低下降至室温，得到环三邻二甲基氢醌烃衍生物共晶材料。

10、进一步地，s1-1中，所述环三苯膦酸邻二甲基苯酯与油状客体的质量体积比为2～3mg：50～200μl。

11、进一步地，s1-1中，所述加热板的温度为100～130℃，加热的时间为1～15min。

12、进一步地，s1-2中，所述设定温度≤s1-1中加热板的加热温度，优选地，设定温度为70～90℃。

13、进一步地，s1-3中，将水浴锅的温度逐渐降至室温是指以0.5～1℃/h的速度降温。

14、一种所述一类环三邻二甲基氢醌烃衍生物共晶材料，用于油状客体结构鉴定。

15、进一步地，所述油状客体包括2，5-己二酮、反式肉桂醛、s-2-戊醇、r-2-戊醇中的一种。

16、进一步地，所述油状客体结构鉴定的具体步骤为：

17、s2-1：按照所述的方法制备共晶材料；

18、s2-2：在显微镜下，从共晶材料中挑选，形状规则的透明晶体，用单晶x射线衍射仪测定，收集衍射数据；

19、s2-3：将得到的衍射数据进行晶胞精修以及数据还原，最后进行单晶解析，得到客体分子的精确结构和绝对构型；

20、进一步地，s2-1中，所得到共晶材料包括单晶与母液，s2-2中，在测试前，需将单晶从母液中挑出上样检测。

21、进一步地，s2-2中，所述单晶x射线衍射仪为bruker scd d8单晶x射线衍射仪。

22、进一步地，s2-2中，所述述绝对构型是指客体分子的手性分子结构。

23、本发明有益的技术效果在于：

24、本发明中使用的环三苯膦酸邻二甲基苯酯是三元大环分子，环三邻二甲基氢醌烃在经膦酸酯化锁定构型后得到的衍生物，该衍生物具有较强的刚性，易于结晶，具有碗状结构；并且，其富电子的空腔以及磷氧双键的氧原子上的负静电势为客体分子提供了良好的作用位点。由于主客体分子之间的氢键，c-h···o弱相互作用，客体分子被固定在主体分子碗状结构的碗口上方，并跟随主体分子在单晶结构中进行有序排列。即在主体分子的帮助下，客体分子在晶体中也同样是长程有序的。因此，所观测到的电子密度与客体分子的真实结构非常接近。故在单晶解析过程中，不需要对客体分子使用任何的无序处理，同时仅需要使用少量的限制条件，即可以得到合理的客体分子结构以及可靠的绝对构型判定。

25、同时，基于大环分子的主客体复合物通常以化学计量比的形式存在，所有客体分子的占有率也均为100％，避免了通过孔道结构共晶中存在的诸如客体占有率低，无序情况较为严重等问题，例如客体分子占有率仅有50％，客体分子需要建立二组分模型进行精修。

26、本发明制备的一类环三邻二甲基氢醌烃衍生物共晶是一种结构稳定的材料，且操作简便，重复性良好；在晶体结构解析及精修后，数据整体质量良好，r值较低，客体分子不存在无序组分；同时，对客体分子仅需施加较少的限制指令，即可得到合理结构信息。此外，对于客体分子的绝对构型也可以实现可靠地鉴定，为这一方法在分子共晶与结构鉴定中的应用提供了良好的基础。