[发明专利]聚咪唑类化合物及其原位制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及高分子制备技术领域，具体而言，涉及一种聚咪唑类化合物及其原位制备方法和应用。

背景技术

咪唑环是分子结构中含有两个间位氮原子的五元芳杂环，含有咪唑环结构的有机化合物已经在催化、生物、光电等领域得到了广泛的应用。除了咪唑类小分子化合物外，含咪唑基团的高分子也已经被报道，并且也在催化和光电等领域得到广泛的应用。

目前，合成分子量较大的含咪唑基团高分子的方法比较单一，主要是含有咪唑基的烯类单体通过自由基活性聚合得以实现(D.Mecerreyes.Progress in Polymer Science 36(2011)1629–1648；J.Yuan,M.Antonietti.Polymer 52(2011)1469-1482；J.Yuan et al.Progress in Polymer Science 38(2013)1009–1036)。这种聚合反应得到的聚合物中咪唑基团主要位于侧链，而对于主链上含有咪唑基团的聚合物报道却很少。文献1(Hiroyuki Ohno et al.Macromolecules 2006,39,6924-6927)中虽然公开了一种主链上含有咪唑基团的聚合物，但可以用于该种方法制备主链上含有咪唑环的聚合物的单体的种类很少，聚合性能也十分受限，大大限制了聚咪唑类化合物的发展。

发明内容

为了弥补现有技术的空白和不足，本发明旨在提供一种聚咪唑类化合物及其原位制备方法和应用。该方法是一种采用二元异腈基化合物(双异腈单体)的单组分聚合原位制备聚咪唑的高效反应，该制备方法使用银离子为催化剂，只需单组分单体聚合，就可以在聚合物主链上原位生成咪唑基团。

为了实现上述目的，本发明提供了一种聚咪唑类化合物，所述的聚咪唑类化合物为具有下述式(I)所示的重复单元A和式(II)所示的重复单元B的聚合物：

式(I)和式(II)中R相同，选自-烷基-、-烷基-芳基-烷基-、-烷基-R₁-芳基-R₁-烷基-，所述R₁选自-O-；

其中，式(I)所示重复单元的个数为40～200，式(II)所示重复单元的个数为40～200。

根据本发明，所述烷基为C_1-20的直链或支链烷基，优选C_1-12的直链或支链烷基，更优选C_1-12的直链烷基。

根据本发明，所述芳基为具有6-20个碳原子的单环或多环芳族基团，代表性的芳基包括：苯基、萘基、蒽基、芘基、芴基等芳环以及吡咯基、吡啶基、嘧啶基、咪唑基、噻唑基、吲哚基、氮杂萘基、氮杂蒽基、氮杂芘基、苯并噻二唑基等芳香杂环。

根据本发明，所述R为式(V-1)～(V-5)中的任一种：

其中，*表示取代位置。

进一步地，作为优选实施方式，所述的聚咪唑类化合物为具有如下式(PI)～(PV)所示结构的聚合物：

其中，n，m的取值范围均为40～200。

本发明还提供了一种原位制备上述聚咪唑类化合物的方法，包括如下步骤：

将如式(III)所示结构的二元异腈基化合物在环化聚合催化剂的作用下于有机溶剂中进行环化聚合反应，从而得到所述聚咪唑类化合物；

其中，R的定义同上。

本发明中，通过选用上述结构的二元异腈基化合物作为单体，操作简便。

进一步地，所述环化聚合反应的步骤具体包括：

1)将所述二元异腈基化合物和所述环化聚合催化剂加入到聚合反应器中，并在惰性气体氛围下加入有机溶剂，配制成反应混合液；

2)待单体充分溶解后，在聚合温度下搅拌，经环化聚合反应得到聚合物溶液；

3)后处理得到所述聚咪唑类化合物。

进一步地，在步骤1)的反应混合液中，所述二元异腈基化合物的浓度为0.25～1mol/L；优选为0.5～1mol/L。

所述环化聚合催化剂为银盐溶液，优选例如可以为醋酸银溶液。优选地，所述银盐溶液的浓度为0.01～0.04mol/L。

可选地，所述二元异腈基化合物和所述环化聚合催化剂的摩尔比为1:0.04～1:0.1；所述环化聚合反应在惰性气体氛围下进行。

进一步地，步骤1)中所述有机溶剂为强极性溶剂，例如乙腈。