[发明专利]一种含氮杂环化合物和可溶性多孔聚合物

说明书

本发明公开了一种含氮杂环化合物和可溶性多孔聚合物。本发明的含氮杂环化合物的结构式如下：本发明的可溶性多孔聚合物由本发明的含氮杂环化合物聚合得到，其重复单元的结构如下：本发明的含氮杂环化合物的氧化电位非常低，很容易被有机酸/无机酸掺杂得到阳离子有机小分子，且由本发明的含氮杂环化合物聚合得到的有机多孔聚合物可以很好地溶解在高极性有机溶剂中，从而便于采取溶液加工的方式进行加工处理，制备的薄膜应用在质子传导领域具有较高的导电率。

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，具体涉及一种含氮杂环化合物和可溶性多孔聚合物。

背景技术

有机多孔聚合物是由有机单元通过共价键连接的方式形成的多孔聚合物，而通过设计功能性有机单元以及控制聚合反应可以得到具有永久性孔道的网状框架结构。有机多孔聚合物与经典多孔材料(例如：分子筛、介孔硅等)相比，其最大的优势是可以利用有机构筑单元和合成反应的丰富多样性，从原子尺度上精确调控有机多孔聚合物的孔径大小、比表面积和孔道环境，得到具有特定结构和特定功能的有机多孔框架结构。随着合成反应的丰富和应用技术的不断拓展，有机多孔框架结构在气体存储和分离、催化、传感、能源存储、光电转化等界面化学领域的应用前景极大。

然而，有机多孔聚合物真正走向实际应用仍然有许多关键的问题有待解决，例如：有机多孔材料的加工成膜问题。大部分有机多孔聚合物都是通过薄膜的形式来进行应用，而有机多孔聚合物属于高交联度的高分子化合物，其制备过程是快速交联过程，导致有机多孔聚合物在反应后以不溶、不熔的粉末形式呈现，使得有机多孔聚合物很难加工成膜，限制了有机多孔聚合物的实际应用。解决有机多孔聚合物难溶解问题的关键在于如何合理调控有机多孔聚合物框架与有机溶剂分子的相互作用以及聚合物框架之间的相互作用。

因此，设计新型的有机单体分子和有机多孔聚合物对促进有机多孔聚合物的实际应用具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含氮杂环化合物和可溶性多孔聚合物。

本发明所采取的技术方案是：

一种含氮杂环化合物，结构式如下：

上述含氮杂环化合物的制备方法包括以下步骤：

1)进行吩噻嗪的溴代反应，得到3,7-二溴吩噻嗪；

2)进行3,7-二溴吩噻嗪的氰基取代反应，得到3,7-二氰基吩噻嗪。

优选的，上述含氮杂环化合物的制备方法包括以下步骤：

1)将吩噻嗪和溴代试剂分散在溶剂中，进行溴代反应，得到3,7-二溴吩噻嗪；

2)将3,7-二溴吩噻嗪和氰基取代试剂分散在溶剂中，进行氰基取代反应，得到3,7-二氰基吩噻嗪。

优选的，步骤1)所述溶剂为冰醋酸。

优选的，步骤1)所述溴代试剂为液溴。

优选的，步骤1)所述吩噻嗪、溴代试剂的摩尔比为1:2.5～1:4。

优选的，步骤2)所述溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二乙基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二甲基亚砜、1,3-二甲基咪唑啉酮中的至少一种。

优选的，步骤2)所述氰基取代试剂为氰化钠、氰化钾、氰化亚铜中的至少一种。

优选的，步骤2)所述3,7-二溴吩噻嗪、氰基取代试剂的摩尔比为1:4～1:8。

一种可溶性多孔聚合物，由上述含氮杂环化合物聚合得到，所述可溶性多孔聚合物中的重复单元的结构如下：

上述可溶性多孔聚合物的制备方法包括以下步骤：将3,7-二氰基吩噻嗪加入反应釜，充入保护气，再加入三氟甲磺酸，进行聚合反应，得到可溶性多孔聚合物。