CN102617770B

CN102617770B - 一种基于葫芦脲[6]键接聚合物的制备方法

Info

Publication number: CN102617770B
Application number: CN201210088811.2A
Authority: CN
Inventors: 黄晓玲; 苏海全; 边承英; 杨仁香; 胡芳林; 刑海金; 张兵兵; 雷艳秋
Original assignee: Inner Mongolia University
Current assignee: Inner Mongolia University
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: CN102617770A

Abstract

本发明涉及一种将葫芦脲[6](CB[6])键接到聚合物主链上的方法，本方法不需要将CB[6]进行衍生化，直接将CB[6]和水溶性单体在过硫酸盐的存在下进行一锅反应，过硫酸盐可以任选自过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵。在此过程中，选用的过硫酸盐可以氧化CB[6]并引发单体，通过水溶液自由基聚合，使CB[6]腰部碳与聚合物链以共价键结合。控制过硫酸盐、CB[6]和单体的投加量，可以调节聚合物链上CB[6]的比例和聚合物的分子链结构。该方法避免了CB[6]衍生化所带来的繁琐操作，对水溶性单体有广泛的适用性，后处理简单，成本低，绿色环保。CB[6]键接聚合物既具有CB[6]分子识别的特点，又兼具聚合物的各种优良性质，可用于污水处理、分离提纯及生物医药领域。

Description

一种基于葫芦脲[6]键接聚合物的制备方法

技术领域

本发明涉及一种将葫芦脲[6](CB[6])键接到聚合物主链上的方法，所述聚合物可用于污水处理、分离提纯及生物医药领域。

背景技术

葫芦脲[6](CB[6])是由六个甘脲通过亚甲基桥连接成的六元环，结构如式1所示。

式1

CB[6]具有一个疏水的空腔，两端各具有6个端羰基。因此，CB[6]不仅可以容纳尺度合适的分子或离子，还可通过离子-偶极、氢键等相互作用与带电金属离子、有机分子的带电部分或极性较大的分子形成络合物。基于上述CB[6]的超分子作用，使其在生物、医药、环境治理及功能材料等研究领域具有广阔的应用前景。

CB[6]键接聚合物是一种通过化学键将超分子主体CB[6]与聚合物连接在一起的新型高分子。其既具有CB[6]分子识别的特点，又兼具聚合物的各种优良性质，在大分子机器、智能材料、分子组装等领域展现出更多新颖的特性。

由于CB[6]没有可聚合基团，到目前为止，将CB[6]通过共价键的方式键接到聚合物链中是非常困难的，必须进行CB[6]的衍生化，引入可反应或可聚合的官能团，此过程需要经过多步合成反应，因此，使得CB[6]键接聚合物的制备方法繁琐、成本高，从而使其应用受到了很大的限制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种简单制备CB[6]键接聚合物的新方法，根据本发明，如式1所示的CB[6]以共价键结合到聚合物链上，所得聚合物的结构如式2所示。

式2

本发明的技术方案如下：

一种基于葫芦脲[6]键接聚合物的制备方法，本方法不需要将CB[6]进行衍生化，针对于水溶性单体，采用水溶液自由基聚合，直接将CB[6]和水溶性单体在过硫酸盐的存在下进行一锅反应，过硫酸盐可以任选自过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵。在此过程中，选用的过硫酸盐同时起到了氧化CB[6]和引发单体的作用，通过共价键使CB[6]腰部碳与聚合物链结合，如式2所示，M为任选的水溶性单体聚合后的重复单元，x、y为所键接聚合物的聚合度。通过控制过硫酸盐、CB[6]和单体的投加量，可以调节聚合物上CB[6]的比例和聚合物的分子链结构。

具体步骤如下：

(1)将CB[6]与过硫酸盐以质量比为(1～2)：1分散于水溶液中，水的用量为CB[6]质量的50倍，通氮气30分钟。

(2)将水溶性单体加入上述体系，使单体的浓度为0.2～0.8mol／L。在氮气保护下，于40～100℃搅拌反应6～10小时，反应完毕后所得液体含少量沉淀。

(3)将上述液体过滤除去不溶物，收集清液。将此液体倒入5～10倍体积的沉淀剂中沉淀，抽滤后所得固体用水溶解，用沉淀剂再次沉淀，重复2～5次提纯，得到的固体即为CB[6]键接聚合物，结构如式2所示。

在上述步骤(1)中，CB[6]可与n条聚合物链结合，如式2所示，适当调整过硫酸盐的加入量，可以改变式2中n的数值，n的值可以为1～6。

在上述步骤(2)中，反应温度优选为60～90℃。如果反应温度高于90℃，会产生副产物；如果反应温度低于60℃，反应会很慢。

本发明的优良效果如下：

1.本发明采用一锅法合成，避免了CB[6]衍生化所带来的繁琐操作，为CB[6]键接聚合物提供一种新的方法。

2.本发明原料易得，采用水溶液为合成介质，成本低，附加值高，绿色环保。

3.本发明适应性广，针对多种水溶性单体均可采用。

4.本发明通过控制过硫酸盐的量，很容易调节CB[6]上聚合物链的接枝数量，从而方便的改变聚合物的链结构，得到多种组装体。

上述诸多特点表明，本方法和产品适用于工业化生产，并且有广阔的应用前景。

附图说明

图1是实施例1制备的CB[6]键接聚丙烯酰胺的核磁共振氢谱。

图2是实施例1制备的CB[6]键接聚丙烯酰胺的红外谱图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，本发明包括但不限于下面的实施例。

下列实施例中所用的CB[6]为实验室自制，通过检测，纯度达99％。

下列实施例中所用的乙烯苄胺盐酸盐为实验室自制，通过检测，纯度达99％。

实施例1：CB[6]键接聚丙烯酰胺的制备

(1)称取0.5g CB[6]和0.324g过硫酸钾加入到装有回流冷凝管、温度计和磁力搅拌的三口瓶中，并量取25mL去离子水加入到烧瓶中，此溶液通氮气30分钟。

(2)称取0.71g丙烯酰胺，加入到上述混合物中。将三口瓶置于恒温油浴中，在氮气保护下，于80℃搅拌反应8小时，反应完毕后得到粘稠的悬浮液。

(3)将上述悬浮液用25mL水稀释后，过滤除去不溶物，收集清液。将此液体倒入400mL丙酮中沉淀，抽滤后得到CB[6]键接聚丙烯酰胺粘性状固体粗产品，将此固体用20mL水溶解，用200mL丙酮沉淀，重复此过程3次，得到白色粘性状固体，于50℃的真空烘箱中干燥后，得到CB[6]键接聚丙烯酰胺固体产品1.1672g，产率为76.1％，重均分子量为23万。

通过核磁共振氢谱、碳谱、碳-氢相关谱及红外光谱等方法对聚合物进行分析鉴定，证明所合成的物质为CB[6]键接聚丙烯酰胺。

实施例2：如实施例1所述，所不同的是过硫酸钾投料量改为0.486g，得到CB[6]键接聚丙烯酰胺固体产品1.4062g，产率为82.9％，重均分子量为20万。

实施例3：如实施例1所述，所不同的是丙烯酰胺投料量改为0.355g，得到CB[6]键接聚丙烯酰胺固体产品0.9096g，产率为77.2％，重均分子量为15万。

实施例4：如实施例1所述，所不同的是丙烯酰胺投料量改为1.067g，得到CB[6]键接聚丙烯酰胺固体产品1.4666g，产率为77.6％，重均分子量为34万。

实施例5：CB[6]键接聚乙烯苄胺盐酸盐的制备

(2)称取1.095g乙烯苄胺盐酸盐单体，加入到上述混合物中。将三口瓶置于恒温油浴中，在氮气保护下，于80℃搅拌反应8小时，反应完毕后得到黄绿色悬浮液。

(3)将上述悬浮液过滤除去不容物，收集清液。将此液体倒入300mL丙酮中沉淀，抽滤后得到CB[6]键接聚乙烯苄胺盐酸盐粗产品，将此固体粗品反复溶解沉淀3次，再用100mL四氢呋喃洗1次，得到黄绿色固体产品，将此固体于50℃的真空烘箱中干燥后，得到CB[6]键接聚乙烯苄胺盐酸盐固体产品1.1131g，产率为58.2％，重均分子量为10万。

Claims

1.一种基于葫芦脲[6]键接聚合物的制备方法，本方法不需要将CB[6]进行衍生化，针对于水溶性单体，采用水溶液自由基聚合，直接将CB[6]和水溶性单体在过硫酸盐的存在下进行一锅反应，具体步骤如下：

(1)将CB[6]与过硫酸盐以一定质量比分散于水溶液中，水的用量为CB[6]质量的50倍，通氮气30分钟；

(2)将一定浓度的水溶性单体加入上述体系，在氮气保护下，加热搅拌反应6～10小时，反应完毕后所得液体含少量沉淀；

(3)将上述液体过滤除去不溶物，收集清液；将此液体倒入5～10倍体积的沉淀剂中沉淀，抽滤后所得固体用水溶解，用沉淀剂再次沉淀，重复2～5次提纯，得到的固体即为CB[6]键接聚合物。

2.如权利要求1所述的葫芦脲[6]键接聚合物的制备方法，其特征在于步骤(1)所述过硫酸盐为过硫酸钠、过硫酸钾或过硫酸铵中的一种。

3.如权利要求1所述的葫芦脲[6]键接聚合物的制备方法，其特征在于步骤(1)所述CB[6]与过硫酸盐的质量比为1：1.5～2：1.5。

4.如权利要求1所述的葫芦脲[6]键接聚合物的制备方法，其特征在于步骤(2)所述单体浓度为0.5～0.7mol／L。

5.如权利要求1所述的葫芦脲[6]键接聚合物的制备方法，其特征在于步骤(2)所述反应温度为60～90℃。