[发明专利]一种含脲基大环的环化聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种含脲基大环的环化聚合物及其制备方法和应用，本发明提供的制备方法通过将单体、链转移剂、引发剂和溶剂混合反应，得到含脲基大环的环化聚合物；其中，本申请通过选择特定的单体进行大环制备，解决了一般双官能团单体中因分子内双官能团反应活性相对低而导致合成大环环化聚合物困难的难题。本发明所述的单体在浓度低于0.3mol/L的情况下即可进行环化反应，且反应收率高，克服了低浓度条件下聚合产率低而高浓度条件下聚合易交联化的问题。且还能通过改变X基团链的长短来实现大环尺寸的可控性变化。

技术领域

本发明涉及高分子聚合物领域，具体是一种含脲基大环的环化聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

大环聚合物通常是指具有12个或更多个共价原子结合成环的高分子，设计合成大环聚合物一直是化学家们研究的重要领域[Aviles-Moreno J.R.，Quesada-Moreno M.M.，Lopez-Gonzalez J.J.et al.J.Phys.Chem.B，2013，117(32)：9362-9370；Cheng C.，CaiZ.W.，Peng X.S.，et al.J.Org.Chem.，2013，78(17)：8562-8573]。含有大环的环化聚合物(cyclopolymer)是一类通过双官能团单体在分子内和分子间交替链增长而得到的聚合物[Sakai，R.，Satoh，T.，Kakuchi，R.，et al.Macromolecules，2004，37，3996-4003]。这类聚合物中的大环可以通过官能团的特殊设计，成为金属离子、有机小分子、手性分子等识别主体，所以能作为高分子功能材料而应用于金属离子分离、负载催化等方面[Bungo Ochiai，Yuuki Kato，and Takeshi Endo.Macromolecules，2009，42，8001-8002]。如：利用功能化的有机高分子聚合物作为铀酰吸附材料(纤维状偕胺肟类)[Katritzky A.R.，Huang L.，Chahar M.，et al.Chem.Rev.，2012，112，1633-1649.]，极大的促进了海水提铀技术的发展。复合纤维吸附材料之所以能够快速吸附海水中的铀，主要是偕胺肟基(含N、O原子)易与铀酰配位[Carter W.Abney，Richard T.Mayes，Tomonori Saito，et al.Chem.Rev.，2017，117，13935-14013]，从而实现铀的富集。

制备大环类聚合物，常用环化聚合(Cyclopolymerization)的方式。通过选择合适的RAFT体系进行可控自由基聚合。基于大环聚合物越来越广泛和深入的应用前景，探索和设计新型结构的大环化合物也越来越被人们所重视[Toyoji Kakuchi，Osamu Haba，andKazuaki Yokota.Macromolecules，1992，25，4854-4858]。环化聚合要求有很高的环化选择性，以避免交联；紧凑的环为得到的聚合物提供了刚性，但是环空腔太小而不能捕获较大的分子。较大的环(如18-冠-6等冠醚)可以根据环的大小和官能团而捕获离子或分子。由于环化反应热力学稳定性的影响，合成含五元环、六元环这种小环的线性环化聚合物[DaisukeTakeuchi.Polymer Journal，2012，44，919-928]，相对容易，而合成大环线性环化聚合物比较困难。因此，如果没有对单体和聚合方法的具体设计，就不能进行环化聚合得到大环聚合物。