[发明专利]一种卟啉类超分子螺旋聚合物及其合成方法

说明书

本发明公开了一种卟啉类超分子螺旋聚合物及其合成方法。(一)将Boc保护的L‑型丙氨酸与溴丙氨的盐酸盐进行酰化反应，再进行脱Boc、N‑酰化反应得到小分子醛；(二)通过[2+2]合成法、溴化、Heck反应得到羟基类卟啉，然后与上述的小分子醛进行成醚反应、脱水反应得到一个带有氰基支链的卟啉单体；(三)将卟啉单体在Ni²⁺催化下进行聚合得到目标化合物。本发明设计并合成了一种以异腈螺旋聚合物为骨架、支链为带有长的疏水链和酯基的卟啉类化合物，这类化合物作为材料可以应用在有机光伏材料、有机太阳能电池、催化等领域。

技术领域

本发明属于有机化工技术领域，具体涉及一种卟啉类超分子螺旋聚合物及其合成方法。

背景技术

卟啉化合物的核心电子结构是一个具有基本四重对称的十六元共轭环，存在两种共轭结构，处于18π电子的离域状态。卟啉的这一独特电子结构决定了卟啉分子独特的光谱吸收带：吸光较强的Soret吸收带(也称B带)以及吸光相对较弱的Q吸收带。同时，卟啉化合物具有良好的光热稳定性，卟啉环上的四个meso-位碳和八个β-位碳也易于修饰。卟啉类化合物优良的物理、化学特性使其广泛应用于太阳能电池、催化等领域。

聚异腈类螺旋聚合物是最为典型、简单的螺旋聚合物之一，未经功能化的异腈单体在聚合时会形成左旋和右旋聚合物，并且在溶液状态下容易相互转化。而经过手性氨基酸修饰的异腈单体在聚合的时候会被手性中心诱导而形成具有手性的4₁螺旋超分子结构，这类完美的螺旋结构可以作为支架被引入不同的基团从而实现该聚合物的功能化，为构建不同性能、不同种类、不同空间取向的螺旋结构超分子提供了可能，因此引入卟啉分子的螺旋聚合物具有广泛的应用前景。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种卟啉类超分子螺旋聚合物及其合成方法，解决现有技术中卟啉类染料用于染料敏化太阳能电池中，但是其依然存在光捕获能力较低的问题。

本发明的技术方案为：

一种卟啉类超分子螺旋聚合物，所述卟啉超分子螺旋聚合物的化学结构式为(其中，聚合度n＝10～100)：

一种卟啉类超分子螺旋聚合物的合成方法，包括以下步骤：

(1)将Boc保护的L-型丙氨酸与溴丙氨的盐酸盐进行酰化反应，再进行脱Boc、N-酰化反应得到小分子醛；

(2)通过[2+2]合成法、溴化、Heck反应得到羟基类卟啉，然后与上述步骤(1)的小分子醛进行成醚反应、脱水反应得到一个带有氰基支链的卟啉单体；

(3)将卟啉单体在Ni²⁺催化下进行聚合得到目标化合物。

所述方法包括以下合成路径：

所述合成路径具体步骤为：

1)化合物3的合成：

常温下，将上式合成路线中1摩尔当量的化合物1、0.9～1摩尔当量的化合物2、1～1.3摩尔当量的HOBt、1～1.5摩尔当量的DIPEA以及1～1.5摩尔当量的EDC.HCl加入到圆底烧瓶中，然后再加入化合物1的10～20倍质量的二氯甲烷，在20～35℃的条件下反应6～10小时，之后分别用饱和的柠檬酸水溶液、饱和的碳酸氢钠水溶液、饱和的氯化钠水溶液萃取2～3次，收集有机相，然后用无水硫酸钠干燥，过滤后旋蒸，剩余物用柱层析进行纯化得到化合物3；

2)化合物4的合成：