[发明专利]一种基于嘧啶和氰基的双功能化共轭微孔聚合物及其制备方法和应用

说明书

本发明属于有机合成技术领域，提供了一种基于嘧啶和氰基的双功能化共轭微孔聚合物及其制备方法和应用。本发明的基于嘧啶和氰基的双功能化共轭微孔聚合物，具有如下式所示的结构单元。本发明的基于嘧啶和氰基的双功能化共轭微孔聚合物同时进行了嘧啶和氰基的双功能化，拓宽了共轭微孔聚合物的物质类型；同时，由于嘧啶和氰基的双功能化共轭微孔聚合物含有嘧啶基团和氰基团，使其对光解水产氢具有优异的催化活性。

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，尤其涉及一种基于嘧啶和氰基的双功能化共轭微孔聚合物及其制备方法和应用。

背景技术

有机多孔聚合物(POPs)是一种比表面积较高且可对孔结构进行调控的新型聚合物材料。与金属有机框架材料和无机多孔材料相比，POPs具有分子的可设计性、孔结构和功能可调控等特点。而基于POPs材料结构特点可分为4种类型，即共价有机骨架聚合物(COFs)、超交联聚合物(HCPs)、自聚微孔聚合物(PIMs)和共轭微孔聚合物(CMPs)。

而近年来，CMPs材料作为新兴的有机多孔材料受到广大研究者的关注。该材料的最大特点就是其构建单元π-共轭结构的多样性。构建单元包括苯基、芳烃、杂环芳香族和大环，并且由于对构建单元的尺寸、几何构型和官能团的限制性较少，所以可以根据需要系统地调节CMPs的多孔性，优化其结构。线性共轭聚合物的合成方法可以有效地用于CMPs的制备，如Suzuki耦合反应、Yamamoto反应、Sonogashira耦合反应、氧化耦合反应、希夫碱反应和环缩合反应等。

基于构建单元和反应类型的多样性，CMPs材料为新型有机多孔材料的发展提供了一个宝贵平台。也正是CMPs材料的这些特点，使其在气体吸附、异相催化、电化学、光催化、发光器件、化学传感器等领域具有广泛的应用。

尽管近年来，CMPs材料在多个领域取得了较大的发展，不同应用的CMPs材料被广泛的研究和制备。但是，CMPs材料的类型有限，限制了其应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供基于嘧啶和氰基的双功能化共轭微孔聚合物及其制备方法和应用。本发明提供的基于嘧啶和氰基的双功能化共轭微孔聚合物拓宽了共轭微孔聚合物的类型；同时，对光解水产氢具有优异的催化活性。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种基于嘧啶和氰基的双功能化共轭微孔聚合物，具有式I所示的结构单元：

本发明还提供了上述技术方案所述的基于嘧啶和氰基的双功能化共轭微孔聚合物的制备方法，包括以下步骤：

将2,4,6-三氯嘧啶和4-甲酰基苯基硼酸在碱性条件下，进行Suzuki偶联反应，得到2,4,6-三(4-甲酰基苯基)嘧啶；

将所述2,4,6-三(4-甲酰基苯基)嘧啶和1,4-苯二乙腈在碱性条件下，进行亲核加成消去反应，得到所述基于嘧啶和氰基的双功能化共轭微孔聚合物。

优选地，所述2,4,6-三氯嘧啶和4-甲酰基苯基硼酸的摩尔比为(0.8～1.2)：(4～6)。

优选地，所述碱性条件的pH值独立地为6～8；所述碱性条件由无机碳酸盐提供。

优选地，所述Suzuki偶联反应的反应体系还包括催化剂；所述催化剂包括四(三苯基膦)钯；所述2,4,6-三氯嘧啶和催化剂的摩尔比为(1.8～2.3)：(0.25～0.35)。

优选地，所述Suzuki偶联反应的反应体系还包括反应溶剂；所述反应溶剂为包括甲苯、无水乙醇和水的混合溶剂；所述混合溶剂中甲苯、无水乙醇和水的体积比为5：1：1。

优选地，所述Suzuki偶联反应的温度为80～120℃；保温时间为60～84h。