[發明專利]基于反式二取代的杯[4]吡咯超分子大環多孔有機聚合物、其制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202211032373.8
• 申請日: 2022-08-26
• 公開（公告）號: CN115403745A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發明（設計）人: 王洪宇;鄭芷燁;林昆華
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;C08G12/26;B01D15/08;B01D53/02
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 顧勇華

本發明公開了一種基于反式二取代的杯[4]吡咯超分子大環多孔有機聚合物、其制備方法及其應用，本發明屬于超分子材料與多孔材料技術領域，具體為一系列分別由炔鍵和亞胺鍵連接的基于杯[4]吡咯超分子大環的多孔有機聚合物的制備方法和應用。本發明中的多孔聚合物是反式二取代的杯[4]吡咯與三頭或者四頭剛性結構基元通過Sonogashira偶聯反應或者席夫堿反應獲得。該類材料內部包含杯[4]吡咯超分子大環，交聯的網狀結構和豐富的孔結構，使其同時兼具超分子大環和有機多孔材料的特點，可應用于氣體、有機微污染物和放射性污染物的選擇性吸附和吸附分離等領域。

技術領域

本發明涉及超分子材料和多孔材料領域，具體為一系列基于杯[4]吡咯超分子大環的多孔有機聚合物的制備方法，以及在氣體、有機微污染物和放射性污染物的選擇性吸附和吸附分離等領域的應用。

背景技術

多孔有機聚合物是一類由碳、氫、氧、氮等輕質元素組成的具有多孔性的高分子聚合物。相對于無機多孔材料來說，多孔有機聚合物具有更高的比表面積、高孔隙率、高熱穩定性、高化學穩定性和孔徑可調節的優點，因此在近十年來迅速發展，是吸附分離領域的理想候選材料。超分子大環化合物的合成與其分子識別一直是超分子材料的熱門研究方向。常見的超分子大環有冠醚、環糊精、杯芳烴、杯[4]吡咯和柱芳烴等，它們都具有各自獨特的立體結構和空腔結構，能夠對客體分子進行選擇性的識別和絡合。其中，杯[4]吡咯是最簡單的杯吡咯大環體系，它是由四個吡咯的α位和四個sp³雜化碳原子連接組成非平面的非芳香大環化合物，其cone構型中四個吡咯環可以形成疏水性富電子空腔，同時吡咯上的N-H能夠有效與陰離子通過氫鍵絡合。其中，反式二取代的杯[4]吡咯分子整體呈現出椅子狀結構，杯[4]吡咯核心在固態下采用1,2-交替構象，杯[4]吡咯大環腔的尺寸約為因此反式二取代的杯[4]吡咯足以容納碘分子或小分子有機微污染物。

目前已有大量的報道將簡單的杯[4]吡咯小分子衍生物，基于杯[4]吡咯的線性聚合物和基于杯[4]吡咯的凝膠應用于化合物分離和提純。氣體和污染物等的吸附分離在化合物純化，能源存儲，環境污染治理等領域有廣泛的應用前景。但是目前的吸附材料的吸附容量和吸附速度都有待提高，設計和制備新型的吸附材料是亟需解決的問題。

發明內容

為了解決現有技術問題，本發明的目的在于克服已有技術存在的不足，提供一種基于反式二取代的杯[4]吡咯超分子大環多孔有機聚合物、其制備方法及其應用，能提供兩類分別由炔鍵和亞胺鍵連接的基于反式二取代的杯[4]吡咯超分子大環多孔有機聚合物，該類材料內部包含杯[4]吡咯超分子大環，交聯的網狀結構和豐富的孔結構，使其同時兼具超分子大環和有機多孔材料的特點，可應用于氣體、有機微污染物和放射性污染物的選擇性吸附和吸附分離等領域。

為達到上述發明創造目的，本發明采用發明構思如下：

本發明的重點是從材料結構設計出發，將超分子大環化學與多孔有機聚合物結合起來。本發明選用反式雙取代的杯[4]吡咯超分子大環，將杯[4]吡咯作為結構基元引入多孔有機聚合物的剛性骨架中，使其同時具有杯[4]吡咯超分子化學主客體作用的特性和多孔有機材料豐富的孔結構，同時剛性的多孔骨架結構也有利于杯[4]吡咯和結構中其它活性位點裸露在外與客體分子作用，提高材料對氣體和有機微污染物等的吸附能力。改變共聚單體的分子尺寸、取代基種類和數目、立體結構和電子特性，可得到不同骨架結構的多孔有機聚合物。共聚單體選擇三頭或四頭剛性結構基元，三頭剛性結構基元選擇1,3,5-三羥基苯，2,4,6-三苯基三嗪，三苯胺和三聚茚中的至少一種；四頭剛性結構基元選擇四苯基乙烯，1,3,6,8-四苯基芘，四苯基甲烷和1,4-二(三苯基甲基)苯中的至少一種。