[发明专利]聚芘的化学氧化合成法

说明书

技术领域

本发明涉及聚合物的制备方法，具体涉及聚芘的制备方法。

背景技术

稠环芳烃是一类由两个或两个以上的苯环彼此共用两个相邻的碳原子连接起来的化合物，其广泛应用于染料，树脂，药物等领域。稠环芳烃大都具有较强的荧光，芘作为一个典型的四个苯环稠和的芳烃化合物，具有独特的荧光性能，近年来引起了越来越多的关注，并被用来作为蛋白质、酶、核酸、碳水化合物等的荧光探针，用于各种荧光分析测定(G.Jones，VI.Vullev.Contribution of a pyrene fluorescence probe to the aggregationpropensity of polypeptides.Org.Lett.2001，3：2457-2460)。而由稠环芳烃芘单体合成的聚合物，在长链范围内具有更大范围的共轭π键，加上单体单元本身的链刚性以及平面性，使其具有更为优异的荧光性以及化学传感器等领域都展示了广阔的应用前景。

电聚合的齐聚芘已经表现出了绝对强于单体的荧光性，能够发射强烈的蓝色荧光。电聚合聚芘纳米线在不同波长光激发下，还可以分别发射出蓝，绿，红等三色荧光(L.T.Qu，G.Q.Shi.Crystalline oligopyrene nanowires with multicolored emission.Chem.Commun.，2004，2800-2801)。而且，硝基化合物对聚芘的荧光性具有高效猝灭性，在TNT蒸汽中暴露10s钟，其荧光强度可衰减50％，而单体仅衰减了30％(H.Bai，C.Li，G.Q.Shi.Rapid nitroaromatic compounds sensing based on oligopyrene.Sensors andActuators B，2008，13：777-782)，加之聚芘的荧光为肉眼可见的蓝色，而单体的荧光则在紫外区，这使得聚芘较之芘单体更适宜探测硝基化合物。加上聚芘的高含碳率，使其在耐热耐高温材料领域显示出应用前景。目前，聚芘的多功能性引起了越来越多研究者的兴趣，但迄今为止合成聚芘的方法主要局限于电化学方法。亦即，通过三氟化硼乙醚电解质体系，并加入少量强酸，可以显著降低芘单体的氧化电位，从而在电极上沉积一层机械性能优异的薄膜。然而，电合成聚芘由于受工作电极面积限制，难以规模化地获得大批的聚芘。因此，寻求一种新的能够获得大量聚芘的方法势在必行。

化学方法合成聚芘可以避免电聚合的弊端。早在1967年，人们就尝试了芘的化学聚合，在冰醋酸溶液中以高碘酸为氧化剂实施芘的合成，但仅仅只能合成二聚芘。且此方法非常依赖于溶剂和酸介质，若变换其它溶剂或酸介质，连二聚芘也不能制得(A.J.Fatiadi.A novel，facile preparation of 1，l’-bipyrene.J.Org.Chem.1967，32：2903-2904)。显然，该法所得聚芘不属于聚合物的范畴。到目前为止至，具有一定聚合度的聚芘的化学合成尚属空白。为此，能够开发研制出一种简单易行的、收率良好的聚芘的化学合成方法将具有极大地理论和实际意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供一种聚芘的化学氧化合成法。

本发明的聚芘的化学氧化合成法包括以下步骤：

1.将芘单体(C₁₆H₁₀)溶解于正己烷中获得芘单体的有机溶液，将氧化剂溶解于硝基甲烷中获得氧化剂的有机溶液；

2.将芘单体的有机溶液滴加入氧化剂的有机溶液中并搅拌；

3.滴加完毕后，在20-70℃的温度范围内恒温反应；

4.经分离、除杂、干燥后获得聚芘。

上述氧化剂可选自FeCl₃或AlCl₃，优选FeCl₃。研究表明，以FeCl₃作为氧化剂易于获得更高分子量的聚芘。

上述步骤1中的各种原料只需达到化学纯即可用于本发明。

上述步骤1中，溶剂正己烷及硝基甲烷的取量无特殊要求，较佳的，芘单体的有机溶液的浓度为0.01-0.15mol/l，氧化剂的有机溶液的浓度为0.6-1.8mol/l。

上述步骤1中，获得芘单体的有机溶液及氧化剂的有机溶液后，可将芘单体的有机溶液及氧化剂的有机溶液在20-70℃的温度范围内恒温处理，恒温处理温度优选50℃。

上述步骤2中，氧化剂与芘单体的氧单比即氧化剂与单体的摩尔比为4∶1-9∶1，优选5∶1。

上述步骤3优选的水浴温度为50℃。