[发明专利]二甲氧基柱[n]芳烃打结共轭聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二甲氧基柱[n]芳烃打结共轭聚合物及其制备方法和应用，属于有机合成技术领域，本发明中采用以芳香化合物为原料，二甲氧基柱[n]芳烃为交联剂，路易斯酸为催化剂，通过Friedel‑Crafts反应合成二甲氧基柱[n]芳烃打结共轭聚合物；该方法创新性地采用二甲氧基柱[n]芳烃作为交联剂，通过价格便宜的路易斯酸为催化剂，高产率合成含柱[n]芳烃结构的打结共轭聚合物材料，合成的含柱[n]芳烃单元的打结共轭聚合物可以快速高效地吸附水中的有机污染物，而且吸附后的材料可通过简单的有机溶剂清洗再生，可重复使用多次并保留吸附的效率，本发明方法很好地弥补了现有制备含柱[n]芳烃单元聚合物方法的缺陷。

技术领域

本发明属于有机合成技术领域，具体涉及一种二甲氧基柱[n]芳烃打结共轭聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

塑料、染料、医药、抗生素等有机污染物已成为世界范围内严重的环境问题，严重威胁着水资源和人类健康。因此，开发有效的去除水中有机污染物的方法是十分必要的。吸附法具有成本低、操作简单、效率高等优点，是最常用的去污方法。无机吸附剂如活性炭、沸石等是目前应用最广泛的吸附剂，但同时也存在着容量低、污染物吸收慢、再生过程能耗高等固有问题。柱[n]芳烃是一种含有主-客体识别单元的高级有机聚合物，是一类新兴的多孔高分子材料，由于其快速吸附污染物的能力及在温和条件下良好的再生性，其性能明显优于传统的吸附剂。然而，现有制备柱[n]芳烃的方法仍有一些迫切需要解决的问题：

(1)聚合物产率低，如J.Mater.Chem.A,2017,5,2514报道的制备含柱[5]芳烃的聚合物材料的产率为48％；J.Mater.Chem.A,2017,5,24217报道的制备含柱[5]芳烃的聚合物材料的产率仅为76％；

(2)一般需要使用价格昂贵的贵金属催化剂，如昂贵的钯催化剂；

(3)针对不同的柱[n]芳烃聚合物，通常需要合成具有特定官能团的单体以完成聚合反应，缺乏普适性，如J.Mater.Chem.A,2017,5,24217报道的制备含柱[5]芳烃的聚合物材料采用羧基和氨基的酰胺化反应，但其首先需要通过多步反应合成羧基化的柱[5]芳烃。

上述问题阻碍了柱[n]芳烃聚合物的制备，由此也限制了其应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明公开了一种二甲氧基柱[n]芳烃打结共轭聚合物及其制备方法和应用；本发明将二甲氧基柱[n]芳烃作为外交联剂，以路易斯酸为催化剂，通过与芳香化合物之间Friedel-Crafts反应，高产率合成含柱[5]芳烃结构的打结共轭聚合物材料，产物高，成本低，且具有普适性；合成的含柱[n]芳烃单元的打结共轭聚合物可以快速高效地吸附水中的有机污染物，而且吸附后的材料可通过简单的有机溶剂清洗再生，可重复使用多次并保留吸附的效率，本发明公布的方法很好地弥补了现有制备含柱[n]芳烃单元聚合物方法的缺陷。

本发明的第一个目的是提供一种二甲氧基柱[n]芳烃打结共轭聚合物的制备方法，包括以下步骤：

以芳香化合物为原料，二甲氧基柱[n]芳烃为交联剂，路易斯酸为催化剂，通过Friedel-Crafts反应合成二甲氧基柱[n]芳烃打结共轭聚合物。

优选地，所述芳香化合物为取代或未取代的C₆-C₅₀芳香烃，所述芳香烃被取代时，这些取代基为苯基或C₁-C₂₀烷基。

优选地，所述芳香化合物为苯、联苯、均三苯基苯或四苯基甲烷。

优选地，所述二甲氧基柱[n]芳烃为二甲氧基柱[5]芳烃或二甲氧基柱[6]芳烃。

优选地，所述路易斯酸为无水三氯化铁或无水三氯化铝。

优选地，所述二甲氧基柱[n]芳烃：芳香化合物：路易斯酸的用量比为1：2.5-5：22.7-25。