[发明专利]可用于Click反应的CO2

说明书

本发明提供的可用于Click反应的CO₂响应化合物及其制备方法，包括如下步骤：(1)将三聚氯氰和去离子水加入到反应瓶中，在冰水浴下搅拌至均匀分散；(2)向上述混合液中逐滴滴加N,N‑二甲基烷基二胺，滴加完成后升温到58～65℃继续反应4～8h；(3)向反应液中再逐滴滴加炔丙胺，并逐渐升温到80～95℃，继续反应4～8h；(4)向反应液中加入氢氧化钠溶液，继续反应0.5～1h；(5)除去反应液中溶剂，提纯产物。该类化合物可通过Click反应引入到材料的表面或特殊部位，赋予其CO₂刺激响应性能。

技术领域

本发明属于刺激响应性材料领域，具体涉及一类可用于Click反应的CO₂响应化合物。

背景说明

近年来，智能材料的研究获得了广泛的关注。智能材料是材料研究的最高目标之一，是目前材料领域各个分支学科研究的热点，被认为是今后解决可持续发展、人类健康等关键问题的核心技术。所谓智能材料，是指具有像高等生命一样的自我感知、识别和响应能力的新材料。它不是一种单一的材料，而是一个复杂的材料体系，其核心是对外界变化的识别和响应。

环境刺激响应材料是构建智能材料体系的核心，它是一类在环境因素刺激下，自身的某些物理或化学性质会发生相应变化的材料。这类材料会对一种或者多种刺激因素做出识别与响应，它们通常含有对环境刺激因素非常敏感的官能团。当这些刺激因子发生变化时，材料自身结构(形状、形貌等)和性质(如相态、表面能、电荷分布、反应速率、溶解度、透光度或者表面润湿性等)随之会发生变化，这些变化可以进一步被转换成光、电、热以及应力变化等信号。利用它们特殊的环境刺激响应功能，可以构建更高级的智能材料体系，发展传统材料所不具备的特殊功能，例如药物的输送与可控释放、疾病诊断、智能光学系统、智能表面、智能纤维织物、生物质分离、仿生性能以及生化传感器等。

目前，已经大量研究了对光、温度、pH、离子及离子强度、电场、磁场、应力以及一些特殊化学物质敏感的刺激响应材料。近年，CO₂作为一种具有生物相容性的气体刺激因子获得了大量的关注，已经被成功用于制备“开关”型溶剂、溶液、流体、自组装微结构、智能表面等材料。叔胺是一种典型的CO₂响应性基团，在湿润的环境中可与CO₂反应生成碳酸氢铵盐。当温度升高后，碳酸氢铵盐又可分解，释放出CO₂，恢复为叔胺(Lin,S.；Theato,P.,CO₂-Responsive Polymers.Macromol Rapid Comm 2013,34,1118-1133.)。在该反应前后，基团的亲水性、电荷性质等都会发生显著的变化，并可进一步引发材料形貌、强度、体积等性质的变化，因此可赋予材料特殊的刺激响应性能(Jessop,P.G.；Mercer,S. M.；Heldebrant,D.J.,CO₂-triggered switchable solvents,surfactants,and other materials.EnergEnviron Sci 2012,5,7240-7253)。

在制备CO₂响应材料时，需要在材料的某些特殊部位引入具有响应功能的官能团，而这往往需要精细的设计与合成，工作量大，效率低，成本高。点击化学(Click Chemistry)为解决这一问题提供了新的方法。点击化学是通过小单元的拼接，来快速可靠地完成各类分子的化学合成，具有简单、快速、高效的特点。利用Click反应能够将具有特殊性质的官能团快速、高效的引入到材料的特殊部位，尤其是材料表面。研究制备出可用于Click反应的叔胺化合物，便可利用Click 反应将具有CO₂响应性的叔胺基团快速、高效地引入到目标材料中，赋予材料 CO₂响应特性。因此可用于Click反应的CO₂响应化合物的研究具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一类可用于Click反应的CO₂响应化合物及其制备方法。