技术摘要：
本发明涉及硒或碲功能化共价有机框架材料及其制备方法和应用；采用醛胺缩合的席夫碱反应：以硒或碲键桥联的二苯基化合物为构筑基元，与另一种构筑基元均苯三甲醛或者1,3,5‑三氨基苯在二氧六环和均三甲苯的混合溶液中溶解分散后，在氮气保护和乙酸催化下，在80～150℃  全部
背景技术：
共价有机框架材料(Covalent  Organic  Frameworks,COF)是一类主要由C、H、O、N、 B等轻元素构成的刚性有机构筑基元，通过动态共价键连接，在二维或三维空间内规整、有 序拓展而形成的结晶性有机多孔聚合物。自Yaghi课题组2005年在Science上首次报道此类 材料以来[ A.P.；Benin ,A .I .；Ockwig ,N .W .；O'Keeffe ,M .；Matzger ,A .J .；Yaghi1 , O .M.,Porous ,crystalline ,covalent  organic  frameworks .Science  2005,310,1166- 1170.]，COF的独特魅力就迅速引起了国内外科研人员的广泛关注和深入研究，已在拓扑设 计、构筑基元、反应类型、制备方法以及功能化策略等方面都取得了显著进展[Lohse,M.S.； Bein,T.,Covalent  organic  frameworks:Structures,synthesis,and  applications.A dv.Funct.Mater.2018,28,1705553；Diercks,C.S.；Yaghi,O.M.,The  atom,the  molecule, and  the  covalent  organic  framework.Science  2017,355,eaal1585；Kandambeth,S.； Dey ,K .；Banerjee ,R .,Covalent  organic  frameworks:Chemistry  beyond  the  structure.J.Am.Chem.Soc.2019,141,1807-1822]。而且，凭借其简单高效的合成方式、丰 富多样的构筑基元、可设计调控的拓扑结构和易于功能化等特点，COF在气体储存、多相催 化、光电器件、生物医药等战略性新兴行业展现出重大的应用价值和发展前景，其设计、合 成以及性能与应用研究已经成为材料、化学、高分子与纳米科学等诸多领域近年来的前沿 热点和重点发展方向[Song ,Y.；Sun,Q.；Aguila ,B.；Ma,S.,Opportunities  of  covalent  organic  frameworks  for  advanced  applications.Adv.Sci.2019,6,1801410；Zhao,F.； Liu ,H .；Mathe ,S .D .R .；Dong ,A .；Zhang  J .,Covalent  organic  frameworks:From  materials  design  to  biomedicalapplication .Nanomaterials  2018 ,8,15；Liu,X .； Huang ,D.；Lai,C.；Zeng ,G.；Qin,L.；Wang ,H.；Yi,H.；Li,B.；Liu,S.；Zhang ,M.；Deng ,R.； Fu,Y .；Li,L .；Xue ,W .；Chen ,S.,Recent  advances  in  covalent  organic  frameworks (COFs)as  a  smart  sensing  material.Chem.Soc.Rev.2019,48,5266-5302]。 肿瘤独特的生长与代谢方式导致肿瘤组织和肿瘤细胞的微环境与正常组织和细 胞存在一定的差异，谷胱甘肽(Glutathione,GSH)和活性氧(Reactive  oxygen  species , ROS)浓度差异是最主要的表现之一。在血液或正常组织中GSH浓度极低(1-20μM)，在肿瘤组 织中略高(～0.1mM)，而肿瘤细胞内GSH浓度高达约10mM。作为体内与GSH形成氧化还原动态 平衡的ROS，也具有与GSH相似的体内梯度分布[Balendiran,G .K.；Dabur,R .；Fraser,D., The  role  of  glutathione  in  cancer .Cell  Biochem .Funct .2004 ,22 ,343-352； Tapeinos ,C.；Pandit,A.,Physical ,chemical ,and  biological  structures  based  on  ROS-sensitive  moieties  that  are  able  to  respond  to  oxidative  microenvironmen ts.Adv.Mater.2016,28,5553-5585]。基于生物体内氧化还原环境的差异性以及二硫键对 4 CN 111592658 A 说　明　书 2/12 页 氧化还原的刺激响应性质，这就使得二硫键不仅在稳定髙级生物结构和代谢过程中扮演着 重要的角色，同时在构建刺激响应性的新型智能高效的药物载体等方面也发挥着重要的作 用。比如，我们前期已经报到了二硫键桥联构筑基元及相应氧化还原敏感COF的制备方法， 这类COF不仅具有COF的多孔结构和高比表面积，还兼具二硫键的氧化还原敏感性能，在药 物的高效负载和可控释放领域展现出较高的应用价值[Liu,S.；Yang,J.；Guo,R.；Deng,L.； Dong ,A .；Zhang  J .,Facile  fabrication  of  redox-responsive  covalent  organic  f ramework  nanoca rriers  f or  eff iciently  load ing  and  d elivering  doxorubicin.Macromol.Rapid  Commun.2020,41 ,1900570；张建华；郭睿威；邓联东；董岸 杰，一种含有酰腙键和二硫键的共价有机框架材料的制备方法及应用.中国专利，2019 , CN201910528359.9]。尽管如此，二硫键的键能较高，对体内低浓度的氧化还原刺激，特别是 低浓度的活性氧的刺激响应性很低。此外，二硫键具有的线性单一的响应方式并不能够准 确调控二硫键在肿瘤细胞内外不同条件下的稳定性差异。这些因素严重制约了二硫键桥联 COF在相关领域的应用。因此，研究开发对体内低浓度氧化还原刺激更加敏感的COF材料，避 免二硫键桥联COF材料的响应慢和灵敏度低等问题，实现肿瘤组织和细胞内高灵敏、快速的 药物控释，具有重要的科学意义和实用价值。 硫、硒和碲同为氧族元素，是生命体中重要的微量元素，具有相似的物理化学性 质。但是，与硫原子相比，硒和碲原子的半径更大，故其参与形成的化学键的键能更低。例 如，C—C键的键能为346kJ/mol，C—S键的键能272kJ/mol，S—S键的键能266kJ/mol，但是 C—Se键的键能为244kJ/mol，Se—Se键的键能为192kJ/mol，Te—Te键的键能为149kJ/mol [ P e t r a g n a n i ,N .；S t e f a n i ,H .A . ,A d v a n c e s  i n  o r g a n i c  t e l l u r i u m  chemistry.Tetrahedron  2005,61,1613-1679.]。前期大量研究证实，硒或碲键，特别是二 硒或二碲键，具有和二硫键类似的氧化还原响应性能，如上式所示。特别是他们在低浓度的 氧化还原因子的刺激下，也能够实现高灵敏的刺激响应，适合开发更加快速灵敏的氧化还 原响应智能药物载体[Cao,W.；Wang,L.；Xu,H.,Selenium/tellurium  containing  polymer  materials  in  nanobiotechnology.Nano  Today  2015,10,717-736；Huaping  Xu；Cao,W.； Zhang ,X.,Selenium-containing  polymers:Promising  biomaterials  for  controlled  release  and  enzyme  mimics.Acc.Chem.Res.2013,46,1647-1658]。除了独特的氧化还原 性质，电负性高的硒或碲原子可以与多种金属离子形成稳定的配合物，特别是和铂离子等 具有很强的配位作用，结合COF材料特有的多孔结构和高比表面积，硒或碲功能化的COF有 5 CN 111592658 A 说　明　书 3/12 页 望实现铂离子的高效富集分离[Cao ,W .；Gu ,Y .；Meineck ,M .；Li ,T .；Xu ,H .,Tellurium- containing  polymer  micelles:Competitive-ligand-regulated  coordination  responsive  systems.J.Am.Chem.Soc.2014,136,5132-5137；Cao,W.；Li,Y.,Yi,Y.,Ji,S., Zeng ,L .,Sun ,Z .,Xu ,H .,Coordination-responsive  selenium-containing  polymer  micelles  for  controlled  drug  release  Chem.Sci.，2012,3,3403-3408]。虽然硒或碲功 能化的材料在药物负载和递送以及重金属配位等方面展现了重要的应用价值，但是还未见 硒或碲功能化COF材料的研究报到，无法充分发挥COF的多孔结构和高比表面积的优势。 因此，研究开发含硒或碲的功能材料，特别是研究开发硒或碲功能化COF材料，实 现高密度硒键或碲键的在多孔材料结构中的引入，已经成为硒化学和碲化学的新进展，也 是对传统基于含硫响应性高分子及材料科学的重要丰富和发展。通过合成的手段将硒或碲 引入COF中，利用硒化学和碲化学的特殊性质，能够为COF体系带来很多新的功能，为我们制 备新型的COF功能材料提供新思路，也为发展具有高灵敏氧化还原响应性的智能药物载体 和高效的铂离子富集分离提供了有效途径，有望极大地推进COF材料在药物高效负载递送 和含铂离子废水等方面的应用发展，具有重要的科学意义和应用价值。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一类含有硒或碲键(包括一硒、二硒、一碲或者二碲键)桥 联、亚胺键链接的二维共价有机框架材料，并开发该类材料在药物负载控释和铂离子富集 清除等方面的应用。 本发明的技术方案如下： 一种硒或碲功能化共价有机框架材料，其结构单元如下： 其中：X为硒(Se)或碲(Te)；n为1或2。 6 CN 111592658 A 说　明　书 4/12 页 本发明提供了一种硒或碲功能化共价有机框架材料的制备方法，采用醛胺缩合的 席夫碱反应：以硒或碲键桥联的二苯基化合物为构筑基元，与另一种构筑基元均苯三甲醛 或者1,3,5-三氨基苯在二氧六环和均三甲苯的混合溶液中溶解分散后，在氮气保护和乙酸 催化下，在80～150℃下反应6～72h，通过溶剂热法发生醛胺缩合的席夫碱反应生成亚胺 键，生成固体粉末，经过四氢呋喃或丙酮洗涤和真空干燥，得到硒或碲键桥联的共价有机框 架材料。 反应方程式如下： 所述硒或碲键桥联的二苯基化合物构筑基元，是一类硒或碲键桥联的二苯基化合 物，包括一硒、二硒、一碲或者二碲键桥联的二苯基化合物，具有如下结构： 其中：R为胺基(-NH2)或醛基(-CHO)；X为硒(Se)或碲(Te)；n为1或2。 所述的方法，其硒或碲键桥联二苯基化合物构筑基元的R基团为胺基(-NH2)时，另 一种构筑基元为均苯三甲醛，且前后两种构筑基元的摩尔比为3:2。 所述的方法，其硒或碲键桥联二苯基化合物构筑基元的R基团为醛基(-CHO)时，另 一种构筑基元为1,3,5-三氨基苯，且前后两种构筑基元的摩尔比为3:2。 所述二氧六环和均三甲苯的混合溶液，二者体积比为1:1～5。 所述催化剂为乙酸水溶液，浓度为1～10mol/L，与硒或碲键桥联二苯基化合物构 筑基元的摩尔比为10～2:1。 所述的一种硒或碲键桥联的二苯基化合物为构筑基元，包括4,4'-二氨基二苯硒 醚、4,4'-二氨基二苯二硒醚、4,4'-二氨基二苯碲醚、4,4'-二氨基二苯二碲醚、4,4'-二醛 基二苯硒醚、4,4'-二醛基二苯二硒醚、4,4'-二醛基二苯碲醚或者4,4'-二醛基二苯二碲 醚。 本发明硒或碲功能化共价有机框架材料在药物负载和控释中的应用。 本发明硒或碲功能化共价有机框架材料在铂离子等重金属收集中的应用。 上述制备的共价有机框架材料具有多孔结构和高比表面积，对阿霉素、紫杉醇等 7 CN 111592658 A 说　明　书 5/12 页 抗肿瘤疏水药物具有很高的负载能力，载药量大于10％，远大于传统的各类聚合物胶束或 脂质体类药物载体。 具体共价有机框架材料在药物负载和控释中的应用是：将疏水药物阿霉素或紫杉 醇等溶解于二甲基亚砜、甲醇、乙腈、氯仿、丙酮、四氢呋喃等有机溶剂中，根据溶解度差异， 配置成1～20mg/mL的含药溶液。随后将所制备的二硒或二碲键桥联的共价有机框架材料， 分散于上述含药溶液中，共价有机框架材料和药物的质量比为5～20:1；避光室温振动24h， 高速离心，真空干燥后得到高载药量的共价有机框架材料，载药量大于10％。 负载药物的二硒或二碲桥联的共价有机框架材料，在氧化还原环境下，二硒或二 碲键发生断裂，可以实现药物的快速释放。 上述制备的硒或碲桥联的共价有机框架材料，能够利用高电负性的硒或碲与铂离 子等的配位作用，实现含铂废水中铂离子的富集与清除，水中铂离子去除率超过95％。 具体共价有机框架材料在铂离子等重金属收集中的应用，步骤如下：在铂离子浓 度为1～50mg/L的含铂废水中，加入适量所制备的硒或碲键桥联的共价有机框架材料，共价 有机框架材料和含铂废水的质量比为1:1000～1:100；随后利用碲或硒与铂离子间的配位 作用，室温振动吸附12-48h，高速离心，即可收集分离出吸附有铂离子的共价有机框架材 料，水中铂离子去除率超过95％。 本发明的共价有机框架材料有如下优点： 1、本发明制备的共价有机框架材料具有独特的多孔结构和高比表面积，而且制备 过程操作简单，易于控制，适合于大规模工业化生产。 2、本发明制备的共价有机框架材料(COF)富含二硒或者二碲等功能团，对氧化还 原环境具有非常高的敏感性，在肿瘤组织或细胞内氧化还原微环境下能够发生分解，不仅 能够实现抗肿瘤药物的高效负载，还能在肿瘤组织或细胞内控制药物的快速释放。 3、本发明制备的共价有机框架材料(COF)具有高密度的硒或碲键，辅助于其独特 的多孔结构和高比表面积，有利于发挥硒铂或碲铂之间的配位作用，实现铂离子的高选择 性富集清除，实现对含铂废水的高效处理。 附图说明 图1.实施例2中所制得的COF样品的透射电镜； 图2.实施例2中所制得的COF样品的扫描电镜图； 图3.实施例2中所制得的COF样品利用氮气吸附脱附测试其BET比表面积图； 图4.实施例2中所制得的COF样品利用氮气吸附脱附测试其孔径图； 图5.实施例2中所制得的COF样品的热失重图； 图6.实施例15中，负载阿霉素的COF在氧化还原性环境中响应性释放药物图。