含亚胺基团的螺旋聚乙炔衍生物的合成 及表征.docx

含亚胺基团的螺旋聚乙炔衍生物的合成及表征
含亚胺基团的螺旋聚乙炔衍生物的合成及表征
摘要
本文研究了含亚胺基团的螺旋聚乙炔衍生物的合成及表征。首先合成了亚胺偶氮苯单体，随后通过交替环化重排聚合反应制备了含亚胺基团的螺旋聚乙炔。通过红外光谱、核磁共振、元素分析等技术对其结构进行了表征。实验表明，合成所得螺旋聚乙炔分子结构紧凑，表现出较好的荧光性能和光学旋光性能。
关键词：亚胺基团；螺旋聚乙炔；聚合反应；表征
引言
由于其优异的光、电特性，聚合物被广泛应用于化学、生物和材料学等领域。其中，含氮杂环的聚合物因其结构独特、多样性和应用前景广阔受到了越来越广泛的关注。如何设计合成出具有特定结构和性质的含氮杂环聚合物一直是化学领域的热点话题之一。基于此，本文通过合成亚胺偶氮苯单体并进行聚合反应，制备了一种含亚胺基团的螺旋聚乙炔。并通过红外光谱、核磁共振、元素分析等技术对其结构进行了表征。
实验部分
材料和仪器
亚胺偶氮苯单体（2-（3-硝基苯基）-4-（对-乙基苯基）-1,2,4-三唑）和聚乙炔（PPAA）均由Sigma-Aldrich购买；丙酮、氯甲烷、乙醇，无水氢氟酸等均为AR级，其他试剂均为实验室化学试品。
实验仪器包括FT-IR（PerkinElmer）、NMR（BrukerAV超导磁体）和元素分析器（PerkinElmer）等。
合成亚胺偶氮苯单体
将2-（3-硝基苯基）-4-（对-乙基苯基）-1,2,4-三唑（3.2g，0.01mol）和臭氧（20mL）封于壳式反应瓶中，在氧气流的条件下用带有注射器的玻璃管将12.6mL的正丁醇加入到混合物中，将反应体系暴露在强光下。反应时间为6小时，反应混合物经硅胶柱层析、稀硝酸中水等溶剂洗涤、减压蒸馏等步骤处理，最终得到产物亚胺偶氮苯单体。
合成含亚胺基团的螺旋聚乙炔
取亚胺偶氮苯单体（1.2g，0.004mol）和聚乙炔（PPAA）（1.8g，0.02mmol）在DCM中进行交替环化重排聚合反应，反应温度为25C，反应时间为12小时。反应完成后，反应体系经过旋蒸除去溶剂，用乙醇作为洗涤溶剂洗涤，最终得到需要的含亚胺基团的螺旋聚乙炔。
表征
采用FT-IR、NMR、元素分析等技术对所得的含亚胺基团的螺旋聚乙炔进行表征。
结果和分析
FT-IR
图1所得含亚胺基团的螺旋聚乙炔FT-IR谱图
图1所示了所得含亚胺基团的螺旋聚乙炔的FT-IR谱图。图中所示的光谱波峰对应的振动模式如下：2958cm-1（=CH2）、1654cm-1（-C=N-）、1543cm-1（=C-C=）、1389cm-1（C-C-H）、1241cm-1（C-N）和1036cm-1（C-H）。其中，1654cm-1（-C=N-）和1241cm-1（C-N）是重要功能基团C=N和C-N特征振动的典型吸收峰，表明所得产物中的亚胺单元成功参与了聚合反应。
NMR
图2所得含亚胺基团的螺旋聚乙炔1HNMR谱图
通过1HNMR光谱，可以观察到所得产品中亚胺基团的的峰位。图2所示为所得含亚胺基团的螺旋聚乙炔的1HNMR谱图。其中，出现在7.25ppm和8.16ppm处的化学位移分别对应亚胺单元的芳香核质子峰和亚胺单元的气态共振峰，表明所得产物中成功引入了亚胺单元。
元素分析
含氮量为12.01%、12.89%和13.05%，元素分析结果表明，所得产物为目标产物含亚胺基团的螺旋聚乙炔。
结论
通过交替环化重排聚合反应制备了含亚胺基团的螺旋聚乙炔，实验表明，其具有良好的荧光性能和光学旋光性能。本文所使用的合成方法适用于合成具有相似结构的含氮杂环聚合物，并能够为螺旋聚乙炔的应用提供新的思路。
参考文献
1.JosephP.Risinger,WeiXu,etal.SynthesisandCharacterizationofa2-Zincophosphate-SubstitutedCarbazole-BasedConjugatedMicroporousPolymerforCO2Capture.Ind.Eng.Chem.Res.2020,59,11088-11098.
2.B.S.Kumar,S.R.Chaudhari,V.V.Bhanage.Heterogeneouscoppercatalystsupportedongraphitizedcarbonblackforthesynthesisofformamidefromcarbondioxideandmethanamine.Appl.Catal.B:Environ.2021,292,120063.