[发明专利]一种线性-环形可逆拓扑结构聚合物制备方法

说明书

本发明公开了一种线性‑环形可逆拓扑结构聚合物制备方法，包括以下步骤：（1）以聚四氢呋喃、对甲苯磺酰氯、三乙胺为原料合成化合物6；（2）以化合物6、叠氮化钠为原料合成化合物5；（3）以化合物7、化合物5、碘化亚铜、N,N‑二异丙基乙胺合成化合物4；（4）以化合物4和碘甲烷为原料合成化合物3；（5）以化合物2、化合物3和六氟磷酸四乙腈铜为原料合成聚合物Poly‑1‑H；（6）向聚合物Poly‑1‑H溶液中加入碱反应后得环形聚合物；本发明制备的线性‑环形可逆拓扑结构聚合物，其结构转变过程经简单酸碱刺激即可实现，简化了聚合物分子结构转变过程，并伴随荧光信号的可视变化，进一步证明聚合物分子结构的变化。

技术领域

本发明属于有机功能材料的合成领域，具体涉及一种线性-环形可逆拓扑结构聚合物制备方法。

背景技术

随着材料的智能化发展，对材料的精准设计与合成提出了更高的要求。拓扑结构聚合物由于具有独特的结构，其在微电子、生物医学、废水处理等领域有着独特的应用，特别是在新型聚合物方面材料，同时也为材料科学的发展提供理论研究的基础，因此精准合成拓扑结构聚合物成为材料智能化发展的必然方向。而超分子聚合物是超分子化学和聚合物科学相结合的学科，它是单体分子通过非共价键作用力（如氢键、主客体相互作用、π-π共轭堆积作用或金属-配体相互作用等）形成的分子聚集体系。基于机械互锁双稳态轮烷分子制备的超分子聚合物，不仅具有传统聚合物的性质，而且具有超分子化学的可逆性、自适应性和自愈性等独特的性能。基于双稳态轮烷分子梭的动态调控设计新型智能响应材料已经成为当今精准化学合成技术领域的前沿。而利用双稳态轮烷分子机器的可逆结构转变来制备拓扑结构聚合物是现有技术，但目前该拓扑结构聚合物的结构转变行为是通过复杂的化学反应实现的，且需要复杂的结构表征手段，这就为拓扑结构聚合物材料的大规模制备带来了困难。

发明内容

针对现有技术中拓扑结构聚合物制备步骤复杂，表征手段繁琐的缺陷与不足，本发明旨在提供一种简易的具有可视化荧光信号输出的线性-环形拓扑结构可逆转变的聚合物材料制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种线性-环形可逆拓扑结构聚合物制备方法，具体包括以下步骤：

步骤1，化合物6的合成：在反应容器中加入聚四氢呋喃、对甲苯磺酰氯(TsCl)、三乙胺(Et₃N)和二氯甲烷，混合液在室温搅拌过夜；薄层色谱法(TLC)检测反应完毕，停止搅拌，抽真空蒸发除去有机溶剂，柱层析分离得透明粘稠液体，即为化合物6；

步骤2，化合物5的合成：在反应容器中加入化合物6、叠氮化钠(NaN₃)和N, N-二甲基甲酰胺（DMF），混合液在氮气氛围下搅拌，80℃回流过夜；薄层色谱法(TLC)检测反应完毕，停止搅拌；冷却至室温，加入去离子水洗涤，乙酸乙酯萃取，合并有机层，无水硫酸钠干燥，抽滤，真空蒸发除去有机溶剂，残余物通过柱层析分离得透明粘稠液体，即为化合物 5；

步骤3，化合物4的合成：在反应容器中加入化合物7、化合物5、碘化亚铜(CuI)、N,N-二异丙基乙胺(DIEA)和无水四氢呋喃，在氮气氛围下常温搅拌过夜；薄层色谱法(TLC)检测反应完毕，停止搅拌，混合液中加入离子水洗涤，二氯甲烷萃取，合并有机层，无水硫酸钠干燥，抽滤，真空蒸发除去有机溶剂，残余物通过柱层析分离得荧光黄色粘稠液体，即为化合物4；其中化合物7的结构式为：

；

步骤4，化合物3的合成：在反应容器中加入化合物4、氯仿(CHCl₃)和碘甲烷(CH₃I)，避光40℃搅拌48 h，反应完毕，停止搅拌，真空蒸发除去有机溶剂，残余物溶于甲醇(MeOH)中，加入六氟磷酸铵饱和水溶液搅拌过夜；薄层色谱法(TLC)检测反应完毕，停止搅拌，加入去离子水洗涤，二氯甲烷萃取，合并有机层，无水硫酸钠干燥，抽滤，真空蒸发除去有机溶剂，残余物通过柱层析分离得荧光黄色粘稠液体，即为化合物3；