一种瓜环主客体有机光敏剂及其制备方法和应用

本发明涉及化合物领域，特别是一种瓜环主客体有机光敏剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、光能作为一种取之不尽用之不竭的清洁能源，随着社会发展，对于如何利用光能的研究越发深入。可见光催化有机反应可以利用光能，并且相对于热化学反应条件更加温和、反应体系更加简单，成为了有机合成方法的热门研究领域。

2、在光催化领域，单线态氧(1o2)被认为是具有温和氧化能力的活性物种。基态氧分子吸收光直接产生单线态氧是不可能的，跃迁高度禁阻，可以通过光敏化法、微波放电法和化学方法得到。其中，光敏化法就是在光敏化剂作用下对基态氧进行辐照。常用的光敏化剂是一种荧光性染料(如荧光黄、亚甲基蓝、叶绿素等)，可表示为：

3、敏化剂----hv--->敏化剂t1

4、敏化剂t1+3o2----能量传递--->敏化剂+1o2。

5、但有机染料光敏剂的实际应用受到了贵金属、有毒元素难以回收利用等弊端的限制。

6、因此，开发新型高效的光敏剂仍然是一个研究难点，解决这一难题对光催化技术的发展具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明提供一种瓜环主客体有机光敏剂及其制备方法和应用，目的在于提供一种灵敏度高、响应速度快、稳定性与抗疲劳性高，在太阳光和可见光照射下可以产生单线态氧，可以作为光敏剂应用与工业光催化反应及生物医疗。

2、本发明的技术方案：

3、一种瓜环主客体有机光敏剂，是以4,4-联吡啶阳离子衍生物为客体分子，瓜环为主体分子，溶于水中形成超分子自组装结构而得。

4、前述的瓜环主客体有机光敏剂的制备方法，所述瓜环主客体有机光敏剂的制备包括以下步骤：

5、(2)将瓜环和4,4-联吡啶阳离子衍生物按照1-4:1摩尔数加入水中，混合搅拌均匀得到澄清溶液，即可得到液体有机光敏材料；

6、(2)将步骤(1)中制备得到的液体有机光敏材料用旋转蒸发仪浓缩干燥，得到固体有机光敏材料，即得到瓜环主客体有机光敏剂。

7、前述步骤(1)中，瓜环为六元瓜环、七元瓜环、八元瓜环或十元瓜环，所述瓜环结构式如下：

8、

9、前述步骤(1)中，4,4-联吡啶阳离子衍生物包含有抗衡阴离子、吡啶鎓和r取代基。

10、具体的说，前述步骤(1)中，抗衡阴离子为氯离子、溴离子、氟离子或碘离子。

11、具体的说，前述步骤(1)中，吡啶鎓结构式如下：

12、

13、具体的说，前述步骤(1)中，所述r取代基为c1-c12烷基、羧基、苯基、苯基衍生物、联苯、苄基、萘基的一种或两种；所述苯基衍生物为给电子取代苯基或吸电子取代苯基包括苯甲基、苯甲氧基、苯羧基、卤素取代苯基；

14、具体的说，所述r取代基结构式如下：

15、

16、

17、其中，n＝1-11。

18、具体的说，前步骤(1)中，所述4,4-联吡啶阳离子衍生物还可以由r1取代基、r2取代基或r3取代基作为连接基团将2-4个吡啶鎓连接起来。

19、更具体的说，前步骤(1)中，所述r1取代基为具有给电子效应的芳基、吸电子效应的芳基、杂环或含有杂环芳基包括噻吩、噻唑并噻唑、2,5-二甲氧基苯基、2,5-二甲基苯基、苯基、苯并噻二唑、联苯或蒽或萘；所述r1取代基结构式如下：

20、

21、所述r2取代基为1.3.5-三取代苯、1.3.5-三取代嗪或三苯胺；所述r2取代基结构式如下：

22、

23、r3取代基为1,3,6,8-四苯基-芘、四苯乙烯、四苯卟啉或四苯甲烷；所述r3取代基结构式如下：

24、

25、瓜环主客体有机光敏剂的应用，利用瓜环主客体有机光敏剂的主客体组装结构在太阳光或可见光照射下产生单线态氧，所述活性氧在工业催化或生物医疗上起到光敏剂的作用。

26、本发明的有益效果

27、(1)本申请提供一类具有瓜环和4,4-联吡啶阳离子衍生物主客体组装的有机光敏剂，利用其主客体组装结构可以产生单线态氧，且式瓜环主客体有机光敏剂合成方法简单、瓜环主客体有机光敏剂具有很好的水溶性和光稳定性，对可见光有较宽泛的吸收；

28、(2)二甲基亚砜是一类非常重要的有机溶剂，被誉为“万能溶剂”，同时也是非常重要的化工中间体被广泛地使用作抽提溶剂、医药中间体、农药添加剂、防冻剂、脱脂剂、稀有金属提取剂和化妆品助剂、合成纤维的染色剂和改性剂等，目前工业上多采用二氧化氮氧化法、固体分子筛催化剂氧化法、金属氧化物催化剂氧化法等方法，反应条件危险、工艺要求较高、有重金属参与反应、环境有害或者制备方法复杂不符合绿色化学理念。而本申请提供的瓜环主客体有机光敏剂在太阳光或其他可见光下、在水溶液中制备二甲基亚砜具有较高的转化率和选择性，在绿色有机合成领域具有潜在的应用价值。

技术特征：

1.一种瓜环主客体有机光敏剂，其特征在于：是以4,4-联吡啶阳离子衍生物为客体分子，瓜环为主体分子，溶于水中形成超分子自组装结构而得。

2.如权利要求1所述的瓜环主客体有机光敏剂的制备方法，其特征在于：所述瓜环主客体有机光敏剂的制备包括以下步骤：

3.如权利要求2所述的瓜环主客体有机光敏剂的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述瓜环为六元瓜环、七元瓜环、八元瓜环或十元瓜环，所述瓜环结构式如下：

4.如权利要求2所述的瓜环主客体有机光敏剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，4,4-联吡啶阳离子衍生物包含有抗衡阴离子、吡啶鎓和r取代基。

5.如权利要求4所述的瓜环主客体有机光敏剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，抗衡阴离子为氯离子、溴离子、氟离子或碘离子。

6.如权利要求4所述的瓜环主客体有机光敏剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，吡啶鎓结构式如下：

7.如权利要求4所述的瓜环主客体有机光敏剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，r取代基为c1-c12烷基、羧基、苯基、苯基衍生物、联苯、苄基、萘基的一种或两种；所述苯基衍生物为电子取代苯基或吸电子取代苯基包括苯甲基、苯甲氧基、苯羧基、卤素取代苯基；

8.如权利要求2所述的瓜环主客体有机光敏剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，4,4-联吡啶阳离子衍生物还可以由r1取代基、r2取代基或r3取代基作为连接基团将2-4个吡啶鎓连接起来。

9.如权利要求8所述的瓜环主客体有机光敏剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中，r1取代基为具有给电子效应的芳基、吸电子效应的芳基、杂环或含有杂环芳基包括噻吩、噻唑并噻唑、2,5-二甲氧基苯基、2,5-二甲基苯基、苯基、苯并噻二唑、联苯或蒽或萘；所述r1取代基结构式如下：

10.如权利要求1-8任意一项所述的瓜环主客体有机光敏剂的应用，其特征在于：利用瓜环主客体有机光敏剂的主客体组装结构在太阳光或可见光照射下产生单线态氧，所述活性氧在工业催化或生物医疗上起到光敏剂的作用。

技术总结
本发明公开了一种瓜环主客体有机光敏剂，其瓜环主客体有机光敏剂是以4,4‑联吡啶阳离子衍生物为客体分子，瓜环为主体分子，溶于水中形成超分子自组装结构而得。本发明利用其主客体组装结构可以产生单线态氧，且式瓜环主客体有机光敏剂合成方法简单、瓜环主客体有机光敏剂、具有很好的水溶性和光稳定性，对可见光有较宽泛的吸收。

技术研发人员：倪新龙,聂海根,罗毅,蝴蝶
受保护的技术使用者：湖南师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16