天津师范大学 JACS Au | 自适应大环共晶气致变色分离环己酮和环己醇

英文原题：Separation of Cyclohexanone and Cyclohexanol by Adaptive Pillar[5]arene Cocrystals Accompanied by Vapochromic Behavior

通讯作者：李春举，天津师范大学化学学院

作者：Bin Li (李斌), Yuan Wang (王媛), Lingling Liu (刘苓苓), Ming Dong (董明), and Chunju Li* (李春举)

环己酮（CHA-one）和环己醇（CHA-ol）是制造尼龙-6/66、己内酰胺和己二酸的重要中间体，在工业上有巨大需求。在化工生产过程中，它们通常是作为混合物（KA油）通过环己烷氧化或苯酚氢化制备而得。由于环己酮和环己醇具有相近的沸点，当前工业分离主要是采用三步精馏法。然而这一过程耗能巨大。因此，亟需开发新的节能方法分离环己酮和环己醇。

近日，天津师范大学李春举教授团队将大环化学和共晶工程学相结合成功开发了一种新型的多组分的自适应大环共晶吸附材料，并用于环己酮和环己醇的高效分离。该材料由富电子空腔结构的柱[5]芳烃大环（P5）和缺电子的萘二酰亚胺衍生物（NDI）通过外壁络合作用构筑而成（图1）。P5和NDI在THF溶液中由于存在电荷转移（CT）作用，能够共结晶得到具有厘米尺寸级的黑色块状晶体，高温活化去除溶剂会破坏CT作用，产生一种粉色的固体材料（P5-NDIα），并且表现出黄色发光。粉末XRD证明了活化过程发生了晶态结构的转变。

作者发现活化后的大环共晶材料可以作为一种吸附材料选择性地从环己酮和环己醇的混合物（v/v，50:50）中分离出纯度>99%的环己酮，并且该材料表现出很好的循环吸附性能。有趣地是，这一吸附分离过程伴随着蒸气诱导的气致变色行为，当P5-NDIα吸附了环己酮蒸气后颜色逐渐由粉色变成棕褐色，同时荧光发生了猝灭（图2）。

最后，作者通过单晶和粉末XRD揭示这一分离和气致变色的机制是由于P5-NDIα吸附环己酮蒸气后诱导结构发生自适应转变，形成了负载环己酮的CT共晶结构。晶体结构可以看出NDI分子不仅与P5分子形成CT复合物，而且NDI一端的烷基链还插入到P5分子的空腔内形成主客体复合物，环己酮分子与NDI分子通过多重非共价作用被稳定在大环自组装的外部孔间隙内（图3）。

该成果以“Separation of Cyclohexanone and Cyclohexanol by Adaptive Pillar[5]arene Cocrystals Accompanied by Vapochromic Behavior”为题发表在JACS Au 期刊上（JACS Au, 2023, DOI: 10.1021/jacsau.3c00131）。该工作第一作者为天津师范大学化学学院青年教师李斌，通讯作者为天津师范大学化学学院李春举教授。研究得到了国家自然科学基金委、天津市自然科学基金、天津市教育委员会的支持。

转自：“ACS美国化学会”微信公众号

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