[发明专利]一种降冰片烯类化合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种结构式（I）所示的降冰片烯类化合物，是先以降冰片烯二酸酐和4,4'‑二氨基二苯醚为原料合成中间体4,4'‑二(降冰片烯‑5,6‑二酰胺基)对苯醚，再以四氢铝锂为还原剂，通过还原反应还原所述中间体制备得到。本发明所述降冰片烯类化合物可以作为交联剂应用于降冰片烯类阴离子交换膜的制备中，以提高离子交换膜的尺寸稳定性和机械强度。

技术领域

本发明涉及降冰片烯衍生物，特别是涉及一种带有苯环结构的降冰片烯衍生物。本发明还涉及该降冰片烯衍生物的制备方法以及在阴离子交换膜中的应用。

背景技术

阴离子交换膜（AEMs）是一种含有碱性活性基团，对阴离子具有选择透过性的高分子聚合物膜，也称为离子选择透过性膜。阴离子交换膜由3部分构成：带固定基团的聚合物主链即高分子基体、带正电荷的活性基团和活性基团上可以自由移动的阴离子。从实际应用的角度来看，理想的AEMs需要满足以下几点要求：1）低成本；2）具有较高的离子传导率；3）具备良好的机械性能和热稳定性。

与全钒液流电池或聚合物电解质燃料电池常用的全氟磺酸膜相比，AEMs的研究起步较晚，离子传导率偏低，稳定性也较差，限制了其在商业中的广泛应用。

目前，提高阴离子交换膜尺寸稳定性的最常用方法是在高分子链段中引入交联剂形成网状结构。最常用的交联剂是双环戊二烯，但是其交联剂两端活性位点的反应活性不同，导致其交联度无法掌控。

降冰片烯类离子交换膜是一种新型的阴离子交换膜体系，由于其含有降冰片烯衍生物单体，反应活性较高且来源丰富，制备过程更加安全，被迅速应用于液流电池和燃料电池。其优点是高分子链具有结构可设计性和尺寸可控性，但不足的是它的链型高分子链结构使其在吸水时会发生溶胀，尺寸稳定性较差，极大的限制了其的广泛应用。因此，制备具有良好尺寸稳定性的降冰片烯类离子交换膜显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种降冰片烯类化合物，以及该化合物的制备方法。

提供所述降冰片烯类化合物的应用，是本发明的另一发明目的。

本发明所述的降冰片烯类化合物具有下述式（I）表示的结构式，化学名称：4,4'-二(5-降冰片烯-2,3-二亚甲基-N-)对苯醚。

所述化合物的分子式为C₃₀H₃₂ON₂，分子量：436.60 g/mol，白色粉末状固体，溶于二氯甲烷和三氯甲烷。

进而，本发明给出了所述降冰片烯类化合物的一种制备方法。

本发明所述制备方法的具体合成路线如下。

1）先以降冰片烯二酸酐和4,4'-二氨基二苯醚为原料，合成出结构式（II）所示的中间体4,4'-二(降冰片烯-5,6-二酰胺基)对苯醚。

2）再以四氢铝锂为还原剂，通过还原反应将所述中间体进行还原，以制备结构式（I）所示的目标产物4,4'-二(5-降冰片烯-2,3-二亚甲基-N-)对苯醚。

更具体地，本发明所述降冰片烯类化合物的制备方法包括：

1）按照降冰片烯二酸酐与4,4'-二氨基二苯醚的质量比为2～4∶1，将降冰片烯二酸酐溶解在冰醋酸溶剂体系中，升温至120～125℃，加入4,4'-二氨基二苯醚，120～125℃回流加热反应制备中间体4,4'-二(降冰片烯-5,6-二酰胺基)对苯醚；