噻吩并噻吩有机笼(THt-cage)选择性吸附分离苯和环己烷(含吸附机理)

具有相似结构和物理性质的苯衍生物的**分离是重要的分离方法之一。具体来说，苯(Bz)和环己烷(Cy)的分离被归类为一项极具挑战性的任务。然而，常规蒸馏等传统方法无法分离Bz和Cy，因为它们的物理性质相当，沸点相差0.6K(Bz为353.25 K，Cy为353.85 K)。

最近，具有客体适应性多孔性的有机笼被成功地用于各种吸附分离，如二甲苯异构体分离。这里，作者报道了一种通过噻吩并噻吩有机笼(THt-cage)从等摩尔Bz/Cy混合物中成功分离己烷(Cy)的**方法，具有94%的选择性和高回收性(Scheme 1)。值得注意的是，这是通过使用复杂设计的有机笼将Cy在Bz上吸附分离的**个例子，并且该笼可选择性地容纳客体分子。

噻吩并噻吩有机笼(THt-cage)是在乙腈中进行亚胺缩合一步合成的，如下表所示。通过1H NMR以及13C NMR核磁共振谱和质谱对纯产物噻吩并噻吩有机笼(THt-cage)e进行了表征，除此之外，作者还通过单晶X射线衍射得到了THt-cage晶体的准确化学结构，进一步验证了噻吩并噻吩有机笼(THt-cage)的成功合成。

**，用粉末X射线衍射（PXRD）和1 HNMR实验，作者研究了苯(Bz)和环己烷(Cy)在噻吩并噻吩有机笼(THt-cage)中的吸附能力。**，用噻吩并噻吩有机笼(THt-cage)向Bz/Cy方向进行固相蒸气吸附实验。如Fig.1所示，噻吩并噻吩有机笼(THt-cage)1a的粉末X射线衍射（PXRD）图谱显示在室温下暴露于Bz或Cy蒸气下会发生变化。表明了噻吩并噻吩有机笼(THt-cage)1a吸附客体分子后新结构的形成。值得注意的是，PXRD结果显示Cy比Bz更优选的提取（Fig.1）。在吸附Bz或Cy蒸气后，噻吩并噻吩有机笼(THt-cage)的1HNMR结果证明了ThT-cage1a的吸附能力，并证实了Cy在Bz上的选择性吸附具有高选择性。ThT-cage1a不溶于Bz或Cy，这使得吸附过程在溶液中非常简单，不需要将THt-cage 1a溶解成微滴，然后用嵌入的客体对其进行重结晶。

紧接着，为了更好地理解Cy在Bz上的选择性吸附机理，作者使用ThT-cage 1分别获得了苯(ThT-cage 2)和环己烷(ThT-cage 3)客体分子的单晶。在THt-cage 2的晶体结构中，Bz客体分子不位于笼内，而是位于笼填充结构的空隙中(Fig.2a)。Bz/笼的比例为1.5 : 1，如ThT-cage 2的晶体堆积结构所示，有两种类型的苯客体分子。一个分子与相邻的笼显示出弱的碳-氢/硫和碳-氢/磷分子相互作用，另一个分子仅显示出弱的碳-氢/硫分子间相互作用(Fig.2b)。笼子之间也呈现出弱的非共价相互作用(Fig.2c，d)。与ThT cage 2不同，ThT-cage 3晶体填料在Cy客体分子和笼之间给出1∶1的比率。所有Cy客人都嵌入笼状包装结构的空隙中(Fig.3a)。Cy分子通过碳氢硫键和碳氢键与相邻的笼有很强的分子间相互作用(Fig.3b)。与THt-cage2相似，THt-cage 3显示了填充笼之间的非共价相互作用(Fig.3c)。与ThT-cage 2中的分子间主客体相互作用相比，Cy客体和ThT cage 3之间的非共价相互作用更强(Fig.2b和3b)。因此，Cy在Bz上的选择性吸附可归因于形成高度稳定的晶体结构。此外，ThT-cage 2和ThT-cage 3晶体的热重分析(TGA)显示每个笼分别平均损失1.5 Bz分子和1.0 Cy分子。它还显示出去除Cy客体的高结合能，这进一步支持了ThT-cage 1对Cy的高选择性。

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