专利汇可以提供一种三苯基菲并咪唑三嗪聚合物及其制备方法和用途专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开一种三苯基菲并咪唑三嗪 聚合物 及其制备方法和用途。首先将9,10-菲醌通过溴化,羰基保护后再与对氰基苯 硼 酸发生取代反应,接着再 氧 化成 3,6-二(4,4'-双苯腈基)-9,10-菲醌,然后与对氰基苯甲 醛 咪唑成环得到2,6,9-三(4,4',4"-三苯腈基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑(TBPI),最后以此为构筑单元通过ZnCl2离子热聚合反应得到三苯基菲并咪唑三嗪聚合物。本发明提供的三苯基菲并咪唑三嗪聚合物具有高 比表面积 、丰富的孔结构和热稳定好等优点,同时制备简单,成本低廉,在273K条件下具有优异的CO2 吸附 性能。,下面是一种三苯基菲并咪唑三嗪聚合物及其制备方法和用途专利的具体信息内容。
1.一种三苯基菲并咪唑三嗪聚合物,其特征在于:该聚合物为具有结构通式(I)的聚合物:
2.根据权利要求1所述的三苯基菲并咪唑三嗪聚合物,其特征在于:该聚合物是通过以下方法所制备的:首先将9,10-菲醌通过溴化反应、羰基保护后再与对氰基苯硼酸发生取代反应,再然后将取代反应获得的产物氧化成3,6-二(4,4'-双苯腈基)-9,10-菲醌;之后再将
3,6-二(4,4'-双苯腈基)-9,10-菲醌与对氰基苯甲醛咪唑成环得到2,6,9-三(4,4',4"-三苯腈基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑;最后再将2,6,9-三(4,4',4"-三苯腈基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑与ZnCl2反应,获得三苯基菲并咪唑三嗪聚合物。
3.根据权利要求2所述的三苯基菲并咪唑三嗪聚合物,其特征在于:所述溴化反应具体为将9,10-菲醌与溴进行反应,获得3,6-二溴-9,10-菲醌;和/或
所述羰基保护具体为将3,6-二溴-9,10-菲醌与溴代己烷进行反应,获得3,6-二溴-9,
10-二己氧基菲;和/或
所述与对氰基苯硼酸发生取代反应具体为将3,6-二溴-9,10-二己氧基菲与对氰基苯硼酸进行反应,获得3,6-二(4,4'-双苯腈基)-9,10-二己氧基菲;和/或
所述将产物氧化具体为将3,6-二(4,4'-双苯腈基)-9,10-二己氧基菲与氧化剂(优选为浓硝酸、浓硫酸、高氯酸、高锰酸钾溶液中的一种或多种)进行反应,获得3,6-二(4,4'-双苯腈基)-9,10-菲醌。
4.根据权利要求3所述的三苯基菲并咪唑三嗪聚合物,其特征在于:所述9,10-菲醌与液溴的摩尔比为1:1-3,优选为1:1.2-2.5;和/或
所述3,6-二溴-9,10-菲醌与溴代正己烷的摩尔比为1:1.5-4,优选为1:1.8-3;和/或所述3,6-二溴-9,10-二己氧基菲与对氰基苯硼酸的摩尔比为1:1.2-3,优选为1:1.5-
2.5;和/或
所述3,6-二(4,4'-双苯腈基)-9,10-菲醌与对氰基苯甲醛的摩尔比为1:0.8-2.5,优选为1:1-1.8。
5.一种制备三苯基菲并咪唑三嗪聚合物的方法或制备权利要求1-4中任一项所述三苯基菲并咪唑三嗪聚合物的方法,其特征在于:该方法包括以下步骤:
1)2,6,9-三(4,4',4"-三苯腈基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑的制备:9,10-菲醌通过溴化反应、羰基保护后再与对氰基苯硼酸发生取代反应,然后将产物氧化成3,6-二(4,4'-双苯腈基)-9,10-菲醌;最后将3,6-二(4,4'-双苯腈基)-9,10-菲醌与对氰基苯甲醛咪唑成环得到2,6,9-三(4,4',4"-三苯腈基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑;
2)三苯基菲并咪唑三嗪聚合物的合成:将2,6,9-三(4,4',4"-三苯腈基)-1H-菲并[9,
10-d]咪唑与ZnCl2混合均匀,加热进行反应,获得三苯基菲并咪唑三嗪聚合物。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于:步骤1)具体为:
a)将9,10-菲醌和引发剂(优选为过氧化二苯甲酰)溶于溶剂(优选为硝基苯)中,滴加溴溶液(优选为液溴),滴加完成后,将混合物加热至80-200℃(优选为90-180℃,更优选为
100-140℃)处理5-24h(优选为8-22h,更优选为10-20h),洗涤(优选采用正己烷洗涤),分离(优选采用过滤、抽滤或柱分析)即得到棕色产物3,6-二溴-9,10-菲醌;
b)将3,6-二溴-9,10-菲醌、催化剂(优选为四丁基溴化铵和/或连二亚硫酸钠)溶于溶剂(优选为THF溶液)中,混匀,然后加入溴代正己烷,调节pH至碱性(优选采用氢氧化钠溶液为调节pH至10-14),混合均匀(优选为摇匀1-5min),冷却(优选向反应体系中加入冰水),洗涤(优选向反应体系中加入去离子水),萃取(溶剂优选采用二氯或乙酸乙酯),柱层析分离(优选采用石油醚进行柱层析分离),得到产物3,6-二溴-9,10-二己氧基菲;
c)3,6-二溴-9,10-二己氧基菲和对氰基苯硼酸溶于溶剂中(优选为甲苯),加热(优选为在氮气氛围下加热至60-90℃,回流8-48h),加水搅拌,萃取(溶剂优选采用二氯或乙酸乙酯),分离获得的固体通过柱层析(优选采用乙酸乙酯与石油醚体积比为1:2-20的混合溶液进行柱层析),获得产物3,6-二(4,4'-双苯腈基)-9,10-二己氧基菲;
d)将3,6-二(4,4'-双苯腈基)-9,10-二己氧基菲分散在氧化剂中(优选氧化剂为浓硝酸、浓硫酸、高氯酸、高锰酸钾溶液中的一种或多种)中,搅拌(优选搅拌时间为5-20min),分离(优选采用过滤或抽滤),即得到产物3,6-二(4,4'-双苯腈基)-9,10-菲醌;
e)将3,6-二(4,4'-双苯腈基)-9,10-菲醌、对氰基苯甲醛溶于溶剂(优选溶剂为乙酸铵溶于乙酸的混合溶液)中,加热回流(优选加热至60-100℃,回流时间为6-48h),分离(优选采用过滤或抽滤),将分离获得的固体产物进行洗涤(优选采用乙醇洗涤),获得2,6,9-三(4,4',4"-三苯腈基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑。
7.根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于:步骤2)具体为:将步骤1)制备获得的2,
6,9-三(4,4',4"-三苯腈基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑与ZnCl2混合均匀(优选为研磨混合),加入到密闭反应器中,将反应器抽至真空,加热进行反应(优选采用马弗炉加热至200-800℃,更优选为加热至300-700℃;反应时间为1-5d,优选为2-4d),获得三苯基菲并咪唑三嗪聚合物;
作为优选,将获得的三苯基菲并咪唑三嗪聚合物依次用稀盐酸、DMF、去离子水洗涤,干燥(优选在100-150℃下真空干燥4-24h),获得精制的三苯基菲并咪唑三嗪聚合物。
8.根据权利要求6所述的方法,其特征在于:在步骤a中,9,10-菲醌与液溴的摩尔比为
1:1-3,优选为1:1.2-2.5;9,10-菲醌溶于溶剂中的质量浓度为0.10-0.20g/ml,优选为
0.12-0.18g/ml;引发剂溶于溶剂中引发剂的质量浓度为0.01-0.10mol/L,优选为0.02-
0.08mol/L;和/或
在步骤b中,3,6-二溴-9,10-菲醌与溴代正己烷的摩尔比为1:1.5-4,优选为1:1.8-3;
催化剂的加入量0.05-0.22g/ml,优选为0.08-0.15g/ml;3,6-二溴-9,10-菲醌溶于溶剂中的质量浓度为0.02-0.12g/ml,优选为0.015-0.100g/ml;和/或
在步骤c中,3,6-二溴-9,10-二己氧基菲与对氰基苯硼酸的摩尔比为1:1.2-3,优选为
1:1.5-2.5;3,6-二溴-9,10-二己氧基菲溶于溶剂中的质量浓度为0.02-0.22g/ml,优选为
0.05-0.18g/ml;和/或
在步骤d中,3,6-二(4,4'-双苯腈基)-9,10-二己氧基菲分散在氧化剂中的质量浓度为
0.01-0.80g/ml,优选为0.02-0.5g/ml;和/或
在步骤e中,3,6-二(4,4'-双苯腈基)-9,10-菲醌与对氰基苯甲醛的摩尔比为1:0.8-
2.5,优选为1:1-1.8;3,6-二(4,4'-双苯腈基)-9,10-菲醌溶于溶剂中的质量浓度为0.001-
0.120g/ml,优选为0.005-0.080g/ml;溶剂采用乙酸铵溶于乙酸的混合溶液,其中乙酸铵的质量浓度为0.01-0.15g/ml,优选为0.02-0.10g/ml。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于:在步骤(2)中,2,6,9-三(4,4',4"-三苯腈基)-1H-菲并[9,10-d]咪唑与ZnCl2的摩尔比为1:1-15,优选为1:2-12,更优选为1:3-10。
10.根据权利要求1-4中任一项所述的三苯基菲并咪唑三嗪聚合物或根据权利要求5-9中任一项所述方法制备的三苯基菲并咪唑三嗪聚合物的用途,其特征在于:将三苯基菲并咪唑三嗪聚合物用于气体吸附,优选将三苯基菲并咪唑三嗪聚合物用于CO2吸附。
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