CN115353622B - 一种聚1,5-取代三唑及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚1,5‑取代三唑及其制备方法与应用，以二元三甲基硅乙炔类单体和二元有机叠氮类单体为原料，在叔丁醇钾、极性非质子溶剂的存在下反应得到所述聚1,5‑取代三唑，所述聚1,5‑取代三唑具有如下结构通式：其中n为2～200的整数，R与R′为相同或不相同的有机基团。上述合成方法的反应原料易得、反应条件温和且无需使用过渡金属催化剂，消除了过渡金属残留对聚合物的光电及生物学性能的影响，此外，该反应具有广泛的底物适用性及良好的官能团兼容性，可引入多种功能性基团。本发明制备的聚1,5‑取代三唑具有良好的可加工性、较高的热稳定性及聚集诱导发光性能，在光学塑料、生物医用材料、荧光传感等方面具有潜在的应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及聚合物合成技术领域，具体涉及一种聚1,5-取代三唑及其制备方法与应用。
背景技术
基于高效的聚合反应制备结构规整的功能性聚合物具有重要的研究意义和应用价值。炔与有机叠氮的“点击聚合”以其反应高效、条件温和、原子经济性高等优点，广泛应用于线形和超支化聚合物功能材料的制备。但目前所报道的该类聚合反应所使用的炔类单体主要集中于末端炔化合物(Prog.Polym.Sci.2018,78,92-138)。近年来，李红坤等人公开了一种热引发的酯基活化内炔与有机叠氮的聚合反应，用于制备聚三唑甲酸酯材料(专利：ZL 201610613025.8；ZL 2017 1 0529847.2；ZL201811379406.X)。然而，该方法所使用单体须为活化内炔类化合物，限制了该类聚合反应的应用。
另外，平面状分子结构的有机及聚合物发光材料通常在溶液中发光很强，而在聚集态或固态条件下发光减弱或完全猝灭，这种聚集导致的猝灭效应限制了发光材料的使用范围。2001年，唐本忠课题组报道了一种反常的光物理现象-聚集诱导发光(Aggregation-induced emission:AIE)，该类发光分子在溶液中不发光或发光微弱而在聚集态下发光增强(Chem.Commun.2001,1740)。由于其独特的光物理特性，AIE材料成为近年来的一个研究热点，并已广泛应用于电致发光、化学检测、生物传感和成像等领域(Chem.Rev.2015,115,11718)。相比于有机小分子材料，高分子材料往往具有更好的加工性能及更容易制备大面积器件。因此，制备新型结构的AIE活性聚合物材料具有重要的应用价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种聚1,5-取代三唑及其制备方法与应用，本发明以二元的三甲基硅基保护的炔类单体与二元芳基叠氮单体为原料，在叔丁醇钾以及极性非质子溶剂存在下，反应得到聚1,5-取代三唑，制备方法简单，具有广泛的底物适用性及良好的官能团兼容性，便于引入多种功能性基团，可通过高分子结构设计结合上述制备方法实现不同聚合物功能材料的制备，具有重要的科学意义和应用价值。
为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：
本发明第一方面提供了一种聚1,5-取代三唑，所述聚1,5-取代三唑具有如下所示的结构通式：
其中，n为2～200的整数；
R选自式1～式25所示基团中的任意一种，R′选自式1～式27所示基团中的任意一种；
上述式1～式27的结构如下所示：
其中，m为1～18的整数，*为取代位置。
本发明第二方面提供了一种第一方面所述的聚1,5-取代三唑的制备方法，式(I)所示的二元三甲基硅乙炔类单体与式(II)所示的二元有机叠氮类单体在叔丁醇钾和极性非质子溶剂存在下反应，得到所述聚1,5-取代三唑；
所述式(I)、式(II)的结构如下所示：
上述反应的反应通式如下：
进一步地，所述二元三甲基硅乙炔类单体的制备方法如下：以三甲基硅乙炔和二元芳香溴(碘)代物为原料，通过Sonogashira反应制备得到所述二元三甲基硅乙炔类单体。
进一步地，所述Sonogashira反应在溶剂存在下反应，所述溶剂为三乙胺与四氢呋喃的混合溶剂。
进一步地，所述Sonogashira反应在三苯基膦、双三苯基膦二氯化钯、碘化亚铜的存在下反应。
进一步地，所述Sonogashira反应在惰性气体保护下进行。
进一步地，所述Sonogashira反应的反应温度为50～100℃，反应时间为12～36h。
进一步地，所述二元三甲基硅乙炔类单体、二元有机叠氮类单体与叔丁醇钾的投料摩尔比为1:1:0.5～2，优选为1:1:1。
进一步地，所述二元三甲基硅乙炔类单体与极性非质子溶剂的摩尔体积比为0.05～0.25mol:1L，优选为0.05～0.125mol:1L。
进一步地，所述极性非质子溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、六甲基磷酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
进一步地，所述反应在空气中进行。
进一步地，所述反应的反应温度为30～180℃，优选为30～100℃。
进一步地，所述反应的反应时间为0.5～24h，优选为1～8h。
进一步地，反应完全后将产物经氯仿稀释后，滴入石油醚中，沉淀得到聚1,5-取代三唑。
本发明第三方面提供了一种第一方面所述的聚1,5-取代三唑在制备高折光指数的光学塑料、生物医用材料中的应用。
进一步地，优选含多芳基及硫元素的聚1,5-取代三唑用于制备高折光指数的光学塑料。
本发明第四方面提供了一种第一方面所述的聚1,5-取代三唑作为荧光传感器在检测Fe3+和/或多硝基芳烃类爆炸物方面的应用。
进一步地，所述聚1,5-取代三唑具有AIE性能。
进一步地，所述聚1,5-取代三唑的结构中包含式17～式19、式22～式27所示基团中的一种或两种。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1.本发明以二元的三甲基硅乙炔类单体和二元有机叠氮类单体为反应原料，在叔丁醇钾介导作用下反应合成聚1,5-取代三唑。本发明制备的聚1,5-取代三唑具有良好的热稳定性，以及在氯仿、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜等有机溶剂中具有良好的溶解性，可加工性及成膜性好。其中包含多芳基及硫元素的聚1,5-取代三唑在制备高折光指数的光学塑料方面具有良好的应用潜能，此外，本发明制备的含有AIE活性单元(例如四苯基乙烯等)的聚1,5-取代三唑具有AIE性能，可作为荧光传感器用于Fe3+和多硝基芳烃类爆炸物的检测，在检测工业废水中的Fe3+和多硝基芳烃类爆炸物方面具有广泛的应用前景。
2.本发明通过叔丁醇钾介导的聚合反应，反应条件温和、反应原料易得且无需使用过渡金属催化剂，可避免过渡金属催化剂的残留对聚合物材料的生物学、光学性能的影响；此外，本发明所述聚合反应具有广泛的底物适用性和良好的官能团兼容性，便于引入多种功能性基团，有利于实现不同功能性聚合物材料的设计和制备。本发明所提供的聚合反应方法及利用该方法制备得到的聚1,5-取代三唑在聚合物合成以及材料科学领域具有重要的科学意义和应用价值。
附图说明
图1为实施例1制备的聚1,5-取代三唑及其相应单体在DMSO-d6中的核磁共振氢谱图；
图2为实施例1制备的聚1,5-取代三唑的热失重曲线图；测试条件：氮气氛围下，升温速率为10℃/min；
图3为实施例1制备的聚1,5-取代三唑的AIE曲线图；
图4为实施例1制备的聚1,5-取代三唑在聚集态下检测苦味酸的荧光光谱图；
图5为实施例1制备的聚1,5-取代三唑检测Fe3+的荧光光谱图；
图6为实施例1制备的聚1,5-取代三唑对不同金属离子的选择性示意图。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例涉及一种聚1,5-取代三唑的制备，反应方程式如下所示：
具体包括以下步骤：
(1)二元三甲基硅乙炔类单体的制备
在配有冷凝装置的250mL双口烧瓶中加入4.9g(10mmol)二溴代四苯基乙烯、0.315g(1.2mmol)三苯基膦、0.152g(0.8mmol)碘化亚铜、0.281g(0.4mmol)双三苯基膦二氯化钯，抽真空充氮气三次。加入20mL四氢呋喃和80mL三乙胺搅拌溶解，然后在80℃加热条件下，将2.16g(22mmol)三甲基硅乙炔分批加入反应体系中，搅拌反应过夜，过滤，用三乙胺洗涤，将滤液旋干，得到粗产物，用柱层析分离纯化，真空干燥至恒重，得到黄绿色固体2.8g(产率为53％)，为第一单体二元的三甲基硅乙炔类单体。1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ7.67,7.25,7.22,7.19,7.18,7.16,7.15,7.14,7.13,7.12,6.97,6.96,6.95,6.94,6.92,0.20。
(2)二元有机叠氮类单体的制备
第二单体二元芳基叠氮单体的合成参照已发表文献(Eur.J.Org.Chem.2015,2015,4593)的制备方法合成。
(3)聚1,5-取代三唑的制备
向带有侧臂的10mL的聚合管中加入第一单体二元的三甲基硅乙炔类单体52.4mg(0.1mmol)和第二单体二元芳基叠氮单体25.2mg(0.1mmol)，然后加入1mL超干的DMF，待单体完全溶解后，加入叔丁醇钾11.2mg(0.1mmol)，60℃反应6小时，待反应结束恢复至室温后用10mL的氯仿稀释，并将溶液通过塞有棉花的滴管滴加到200mL剧烈搅拌的石油醚/氯仿的混合溶剂(20/1,v/v)中，静置，过滤，干燥至恒重，得到目标聚合物。淡黄色固体，产率为95％。1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ7.98,7.30,7.23,7.08,6.86。
步骤(1)～步骤(3)中制备的产物的核磁氢谱如图1所示，其中二元三甲基硅乙炔类单体在δ0.20处有共振峰，而在聚合物中该峰消失了，并且在δ7.98(#)出现了新的共振峰，归属为三唑环上氢的共振峰，由此可知，制备得到的聚合物为聚1,5-取代三唑。凝胶渗透色谱(GPC)结果显示本实施例制备的聚合物的重均分子量(Mw)为13900，分子量分布(PDI)为1.59。
性能研究及应用：
(1)溶解性
本实施例制备的聚1,5-取代三唑在室温下易溶于氯仿、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺和二甲亚砜等常见的有机溶剂，具有良好的可加工性和成膜性。
(2)热稳定性
对本实施例制备的聚1,5-取代三唑进行热重分析测试，测试结果如图2所示，聚1,5-取代三唑聚合物升温至352℃仅失重5％，这也说明本实施例制备的聚1,5-取代三唑具有良好的热稳定性。
(3)AIE性能
将本实施例制备的聚1,5-取代三唑分散于不同含水量的四氢呋喃溶液中，如图3所示，该聚合物在在四氢呋喃溶液中发光极其微弱，加入不良溶剂水后荧光显著增强，并随着水含量的增大而增强，表现出优异的聚集诱导发光性能。
(4)聚1,5-取代三唑在硝基芳烃类爆炸物检测中的应用
以苦味酸(picric acid,PA)为模型爆炸物，检测PA的过程：首先配制10-5mol/L的聚1,5-取代三唑的四氢呋喃水溶液(水的体积分数为90％)作为检测物，依次加入不同量的被检测物PA,快速测试荧光光谱。如图4所示，当不加PA时，检测物具有较强的荧光；加入PA时，荧光减弱，并且随着加入PA含量的逐渐增大，荧光强度逐渐减弱。该结果表明本发明制备的聚1,5-取代三唑可以作为传感器用于检测硝基芳烃类爆炸物。
(5)聚1,5-取代三唑在Fe3+检测中的应用
配制10-5mol/L的聚1,5-取代三唑的四氢呋喃水溶液(水的体积分数为10％)作为检测物，依次加入不同含量的被检测物Fe3+,快速测试荧光光谱。结果如图5所示，当不加Fe3 +时，检测物具有较强的荧光；加入Fe3+时，荧光强度开始减弱，并且随着加入Fe3+含量的依次增大，荧光强度逐渐减弱。进而研究了13种不同金属离子(Ag+、Ca2+、Li+、Na+、Al3+、Ni2+、Mg2+、K+、Cd2+、Co2+、Cu2+、Zn2+、Fe3+)对聚1,5-取代三唑的荧光猝灭效应，结果如图6所示，只有Fe3+离子可以大大的猝灭聚1,5-取代三唑的荧光，表现出极好的离子选择性，上述实验结果表明本发明的聚1,5-取代三唑可以作为检测Fe3+的传感器。
实施例2
本实施例使用与实施例1相同反应物制备聚1,5-取代三唑，具体操作如下：
向带有侧臂的10mL的聚合管中加入第一单体二元的三甲基硅乙炔类单体52.4mg(0.1mmol)和第二单体二元芳基叠氮单体25.2mg(0.1mmol)，然后加入1.5mL超干的DMF，待单体完全溶解后，加入叔丁醇钾11.2mg(0.1mmol)，30℃反应6小时，待反应结束恢复至室温后用10mL的氯仿稀释，并将溶液通过塞有棉花的滴管滴加到200mL剧烈搅拌的石油醚/氯仿的混合溶剂(20/1，v/v)中，静置，过滤，干燥至恒重，得到聚合物，产率为90％。GPC结果显示：Mw＝6900,PDI＝1.42。
本实施例制备的聚合物也具有较好的溶解性和热稳定性；由于含有聚集诱导发光活性的四苯基乙烯基团，该聚合物也具有聚集诱导发光性能，可用于Fe3+和硝基芳烃类爆炸物检测，同实施例1。
实施例3
本实施例使用与实施例1相同反应物制备聚1,5-取代三唑，具体操作如下：
向带有侧臂的10mL的聚合管中加入第一单体二元的三甲基硅乙炔类单体52.4mg(0.1mmol)和第二单体二元芳基叠氮单体25.2mg(0.1mmol)，然后加入1.5mL超干的DMF，待单体完全溶解后，加入叔丁醇钾11.2mg(0.1mmol)，40℃反应6小时，待反应结束恢复至室温后用10mL的氯仿稀释，并将溶液通过塞有棉花的滴管滴加到200mL剧烈搅拌的石油醚/氯仿的混合溶剂(20/1，v/v)中，静置，过滤，干燥至恒重，得到聚合物，产率为70％。GPC结果显示：Mw＝8500,PDI＝1.57。
本实施例制备的聚合物也具有较好的溶解性和热稳定性；由于含有聚集诱导发光活性的四苯基乙烯基团，该聚合物也具有聚集诱导发光性能，可用于Fe3+和硝基芳烃类爆炸物检测，同实施例1。
实施例4
本实施例使用与实施例1相同反应物制备聚1,5-取代三唑，具体操作如下：
向带有侧臂的10mL的聚合管中加入第一单体二元的三甲基硅乙炔类单体52.4mg(0.1mmol)和第二单体二元芳基叠氮单体25.2mg(0.1mmol)，然后加入1.5mL超干的DMF，待单体完全溶解后，加入叔丁醇钾11.2mg(0.1mmol)，50℃反应6小时，待反应结束恢复至室温后用10mL的氯仿稀释，并将溶液通过塞有棉花的滴管滴加到200mL剧烈搅拌的石油醚/氯仿的混合溶剂(20/1，v/v)中，静置，过滤，干燥至恒重，得到聚合物，产率为95％。GPC结果显示：Mw＝10700,PDI＝1.41。
本实施例制备的聚合物也具有较好的溶解性和热稳定性；由于含有聚集诱导发光活性的四苯基乙烯基团，该聚合物也具有聚集诱导发光性能，可用于Fe3+和硝基芳烃类爆炸物检测，同实施例1。
实施例5
本实施例使用与实施例1相同反应物制备聚1,5-取代三唑，具体操作如下：
向带有侧臂的10mL的聚合管中加入第一单体二元的三甲基硅乙炔类单体52.4mg(0.1mmol)和第二单体二元芳基叠氮单体25.2mg(0.1mmol)，然后加入1.5mL超干的DMF，待单体完全溶解后，加入叔丁醇钾11.2mg(0.1mmol)，100℃反应6小时，待反应结束恢复至室温后用10mL的氯仿稀释，并将溶液通过塞有棉花的滴管滴加到200mL剧烈搅拌的石油醚/氯仿的混合溶剂(20/1，v/v)中，静置，过滤，干燥至恒重，得到聚合物，产率为92％。GPC结果显示：Mw＝10500,PDI＝1.39。
本实施例制备的聚合物也具有较好的溶解性和热稳定性；由于含有聚集诱导发光活性的四苯基乙烯基团，该聚合物也具有聚集诱导发光性能，可用于Fe3+和硝基芳烃类爆炸物检测，同实施例1。
实施例6
本实施例使用与实施例1相同反应物制备聚1,5-取代三唑，具体操作如下：
向带有侧臂的10mL的聚合管中加入第一单体二元的三甲基硅乙炔类单体52.4mg(0.1mmol)和第二单体二元芳基叠氮单体25.2mg(0.1mmol)，然后加入1.5mL超干的DMSO，待单体完全溶解后，加入叔丁醇钾11.2mg(0.1mmol)，60℃反应6小时，待反应结束恢复至室温后用10mL的氯仿稀释，并将溶液通过塞有棉花的滴管滴加到200mL剧烈搅拌的石油醚/氯仿的混合溶剂(20/1，v/v)中，静置，过滤，干燥至恒重，得到聚合物，产率为93％。GPC结果显示：Mw＝6800,PDI＝1.40。
本实施例制备的聚合物也具有较好的溶解性和热稳定性；由于含有聚集诱导发光活性的四苯基乙烯基团，该聚合物也具有聚集诱导发光性能，可用于Fe3+和硝基芳烃类爆炸物检测，同实施例1。
实施例7
本实施例使用与实施例1相同反应物制备聚1,5-取代三唑，具体操作如下：
向带有侧臂的10mL的聚合管中加入第一单体二元的三甲基硅乙炔类单体52.4mg(0.1mmol)和第二单体二元芳基叠氮单体25.2mg(0.1mmol)，然后加入1.5mL超干的DMF，待单体完全溶解后，加入叔丁醇钾11.2mg(0.1mmol)，60℃反应1小时，待反应结束恢复至室温后用10mL的氯仿稀释，并将溶液通过塞有棉花的滴管滴加到200mL剧烈搅拌的石油醚/氯仿的混合溶剂(20/1，v/v)中，静置，过滤，干燥至恒重，得到聚合物，产率为89％。GPC结果显示：Mw＝7100,PDI＝1.42。
本实施例制备的聚合物也具有较好的溶解性和热稳定性；由于含有聚集诱导发光活性的四苯基乙烯基团，该聚合物也具有聚集诱导发光性能，可用于Fe3+和硝基芳烃类爆炸物检测，同实施例1。
实施例8
本实施例使用与实施例1相同反应物制备聚1,5-取代三唑，具体操作如下：
向带有侧臂的10mL的聚合管中加入第一单体二元的三甲基硅乙炔类单体52.4mg(0.1mmol)和第二单体二元芳基叠氮单体25.2mg(0.1mmol)，然后加入1.5mL超干的DMF，待单体完全溶解后，加入叔丁醇钾11.2mg(0.1mmol)，60℃反应2小时，待反应结束恢复至室温后用10mL的氯仿稀释，并将溶液通过塞有棉花的滴管滴加到200mL剧烈搅拌的石油醚/氯仿的混合溶剂(20/1，v/v)中，静置，过滤，干燥至恒重，得到聚合物，产率为92％。GPC结果显示：Mw＝9100,PDI＝1.57。
本实施例制备的聚合物也具有较好的溶解性和热稳定性；由于含有聚集诱导发光活性的四苯基乙烯基团，该聚合物也具有聚集诱导发光性能，可用于Fe3+和硝基芳烃类爆炸物检测，同实施例1。
实施例9
本实施例使用与实施例1相同反应物制备聚1,5-取代三唑，具体操作如下：
向带有侧臂的10mL的聚合管中加入第一单体二元的三甲基硅乙炔类单体52.4mg(0.1mmol)和第二单体二元芳基叠氮单体25.2mg(0.1mmol)，然后加入1.5mL超干的DMF，待单体完全溶解后，加入叔丁醇钾11.2mg(0.1mmol)，60℃反应4小时，待反应结束恢复至室温后用10mL的氯仿稀释，并将溶液通过塞有棉花的滴管滴加到200mL剧烈搅拌的石油醚/氯仿的混合溶剂(20/1，v/v)中，静置，过滤，干燥至恒重，得到聚合物，产率为86％。GPC结果显示：Mw＝9900,PDI＝1.39。
本实施例制备的聚合物也具有较好的溶解性和热稳定性；由于含有聚集诱导发光活性的四苯基乙烯基团，该聚合物也具有聚集诱导发光性能，可用于Fe3+和硝基芳烃类爆炸物检测，同实施例1。
实施例10
本实施例使用与实施例1相同反应物制备聚1,5-取代三唑，具体操作如下：
向带有侧臂的10mL的聚合管中加入第一单体二元的三甲基硅乙炔类单体52.4mg(0.1mmol)和第二单体二元芳基叠氮单体25.2mg(0.1mmol)，然后加入1.5mL超干的DMF，待单体完全溶解后，加入叔丁醇钾11.2mg(0.1mmol)，60℃反应8小时，待反应结束恢复至室温后用10mL的氯仿稀释，并将溶液通过塞有棉花的滴管滴加到200mL剧烈搅拌的石油醚/氯仿的混合溶剂(20/1，v/v)中，静置，过滤，干燥至恒重，得到聚合物，产率为93％。GPC结果显示：Mw＝10100,PDI＝1.35。
本实施例制备的聚合物也具有较好的溶解性和热稳定性；由于含有聚集诱导发光活性的四苯基乙烯基团，该聚合物也具有聚集诱导发光性能，可用于Fe3+和硝基芳烃类爆炸物检测，同实施例1。
实施例11
本实施例使用与实施例1相同反应物制备聚1,5-取代三唑，具体操作如下：
向带有侧臂的10mL的聚合管中加入第一单体二元的三甲基硅乙炔类单体52.4mg(0.1mmol)和第二单体二元芳基叠氮单体25.2mg(0.1mmol)，然后加入2mL超干的DMF，待单体完全溶解后，加入叔丁醇钾11.2mg(0.1mmol)，60℃反应6小时，待反应结束恢复至室温后用10mL的氯仿稀释，并将溶液通过塞有棉花的滴管滴加到200mL剧烈搅拌的石油醚/氯仿的混合溶剂(20/1，v/v)中，静置，过滤，干燥至恒重，得到聚合物，产率为87％。GPC结果显示：Mw＝6900,PDI＝1.38。
本实施例制备的聚合物也具有较好的溶解性和热稳定性；由于含有聚集诱导发光活性的四苯基乙烯基团，该聚合物也具有聚集诱导发光性能，可用于Fe3+和硝基芳烃类爆炸物检测，同实施例1。
实施例12
本实施例使用与实施例1相同反应物制备聚1,5-取代三唑，具体操作如下：
向带有侧臂的10mL的聚合管中加入第一单体二元的三甲基硅乙炔类单体52.4mg(0.1mmol)和第二单体二元芳基叠氮单体25.2mg(0.1mmol)，然后加入0.8mL超干的DMF，待单体完全溶解后，加入叔丁醇钾11.2mg(0.1mmol)，60℃反应6小时，待反应结束恢复至室温后用10mL的氯仿稀释，并将溶液通过塞有棉花的滴管滴加到200mL剧烈搅拌的石油醚/氯仿的混合溶剂(20/1，v/v)中，静置，过滤，干燥至恒重，得到聚合物，产率为92％。GPC结果显示：Mw＝14500,PDI＝1.63。
本实施例制备的聚合物也具有较好的溶解性和热稳定性；由于含有聚集诱导发光活性的四苯基乙烯基团，该聚合物也具有聚集诱导发光性能，可用于Fe3+和硝基芳烃类爆炸物检测，同实施例1。
实施例13
本实施例涉及一种聚1,5-取代三唑的制备，反应方程式如下所示：
具体包括以下步骤：
(1)二元三甲基硅乙炔类单体：与实施例1一致。
(2)二元有机叠氮类单体的制备
第二单体二元芳基叠氮单体的合成参照已发表文献(Polym.Chem.2015,6,5545)的制备方法合成。
(3)聚1,5-取代三唑的制备
向带有侧臂的10mL的聚合管中加入第一单体二元的三甲基硅乙炔类单体52.4mg(0.1mmol)和第二单体二元芳基叠氮单体35.2mg(0.1mmol)，然后加入1mL超干的DMF，待单体完全溶解后，加入叔丁醇钾11.2mg(0.1mmol)，60℃反应6小时，待反应结束恢复至室温后用10mL的氯仿稀释，并将溶液通过塞有棉花的滴管滴加到200mL剧烈搅拌的石油醚/氯仿的混合溶剂(20/1，v/v)中，静置，过滤，干燥至恒重，得到聚合物，产率为89％。GPC结果显示：Mw＝19700,PDI＝1.57。1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ7.97,7.14,7.03,6.85,3.98,3.83,1.70,1.68,1.44,1.39。
本实施例聚合物也具有较好的溶解性和热稳定性；由于含有聚集诱导发光活性的四苯基乙烯基团，该聚合物也具有聚集诱导发光性能，可用于Fe3+和硝基芳烃类爆炸物检测，同实施例1。
实施例14
本实施例涉及一种聚1,5-取代三唑的制备，反应方程式如下所示：
具体包括以下步骤：
(1)二元三甲基硅乙炔类单体：与实施例1一致。
(2)二元有机叠氮类单体的制备
第二单体二元芳基叠氮单体的合成参照已发表文献(Macromolecules 2012,45,7692)的制备方法合成。
(3)聚1,5-取代三唑的制备
向带有侧臂的10mL的聚合管中加入第一单体二元的三甲基硅乙炔类单体52.4mg(0.1mmol)和第二单体二元芳基叠氮单体41.4mg(0.1mmol)，然后加入1mL超干的DMF，待单体完全溶解后，加入叔丁醇钾11.2mg(0.1mmol)，60℃反应6小时，待反应结束恢复至室温后用10mL的氯仿稀释，并将溶液通过塞有棉花的滴管滴加到200mL剧烈搅拌的石油醚/氯仿的混合溶剂(20/1，v/v)中，静置，过滤，干燥至恒重，得到聚合物，产率为86％。GPC结果显示：Mw＝23100,PDI＝1.72。1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ:8.02,6.94。
本实施例制备的聚合物也具有较好的溶解性和热稳定性；由于含有聚集诱导发光活性的四苯基乙烯基团，该聚合物也具有聚集诱导发光性能，可用于Fe3+和硝基芳烃类爆炸物检测，同实施例1。
实施例15
本实施例涉及一种聚1,5-取代三唑的制备，反应方程式如下所示：
具体包括以下步骤：
(1)二元三甲基硅乙炔类单体：与实施例1一致。
(2)二元有机叠氮类单体的制备
第二单体二元芳基叠氮单体的合成参照已发表文献(Eur.J.Org.Chem.2015,2015,4593)的制备方法合成。
(3)聚1,5-取代三唑的制备
向带有侧臂的10mL的聚合管中加入第一单体二元的三甲基硅乙炔类单体52.4mg(0.1mmol)和第二单体二元芳基叠氮单体23.6mg(0.1mmol)，然后加入1mL超干的DMF，待单体完全溶解后，加入叔丁醇钾11.2mg(0.1mmol)，60℃反应6小时，待反应结束恢复至室温后用10mL的氯仿稀释，并将溶液通过塞有棉花的滴管滴加到200mL剧烈搅拌的石油醚/氯仿的混合溶剂(20/1，v/v)中，静置，过滤，干燥至恒重，得到聚合物，产率为81％。GPC结果显示：Mw＝19600,PDI＝3.96。
本实施例制备的聚合物也具有较好的溶解性和热稳定性；由于含有聚集诱导发光活性的四苯基乙烯基团，该聚合物也具有聚集诱导发光性能，可用于Fe3+和硝基芳烃类爆炸物检测，同实施例1。
实施例16
本实施例涉及一种聚1,5-取代三唑的制备，反应方程式如下所示：
具体包括以下步骤：
(1)二元三甲基硅乙炔类单体的制备
在250mL双口烧瓶中加入5.64(10mmol)4,4′-(异丙基二苯基)-双(4-溴)醚、0.315g(1.2mmol)三苯基膦、0.152g(0.8mmol)碘化亚铜、0.281g(0.4mmol)双三苯基膦二氯化钯，抽真空充氮气三次。加入20mL四氢呋喃和80mL三乙胺搅拌溶解，然后在80℃加热条件下，将2.16g(22mmol)三甲基硅乙炔分批加入其中，搅拌反应过夜，过滤，用三乙胺洗涤，将滤液旋干，得到粗产物，经用柱层析分离纯化，真空干燥至恒重，得到白色固体5.27g(产率为87％)，为第一单体二元的三甲基硅乙炔单体。1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ7.48,7.46,7.44,7.41,7.12,7.11,7.09,6.90,6.89,6.87,5.07,5.04,1.57,0.23。
(2)二元有机叠氮类单体的制备
第二单体二元芳基叠氮单体的合成参照已发表文献(Eur.J.Org.Chem.
2015,2015,4593)的制备方法合成。
(3)聚1,5-取代三唑的制备
向带有侧臂的10mL的聚合管中加入第一单体二元三甲基硅乙炔类单体60.1mg(0.1mmol)和第二单体二元芳基叠氮单体25.2mg(0.1mmol)，然后加入1mL超干的DMF，待单体完全溶解后，加入叔丁醇钾11.2mg(0.1mmol)，60℃反应6小时，待反应结束恢复至室温后用10mL的氯仿稀释，并将溶液通过塞有棉花的滴管滴加到200mL剧烈搅拌的石油醚/氯仿的混合溶剂(20/1，v/v)中，静置，过滤，干燥至恒重，得到聚合物，产率为87％。GPC结果显示：Mw＝14800,PDI＝1.72。1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ9.17,8.13,7.46，7.33,7.23,7.08,6.96,6.87,6.63,5.05,1.54。该聚合物具有较好的溶解性和热稳定性，同实施例1。
实施例17
本实施例涉及一种聚1,5-取代三唑的制备，反应方程式如下所示：
具体包括以下步骤：
(1)二元三甲基硅乙炔类单体：与实施例16一致。
(2)二元有机叠氮类单体的制备
第二单体二元芳基叠氮单体的合成参照已发表文献(Polym.Chem.2015,6,5545)的制备方法合成。
(3)聚1,5-取代三唑的制备
向带有侧臂的10mL的聚合管中加入第一单体二元的三甲基硅乙炔类单体60.1mg(0.1mmol)和第二单体二元芳基叠氮单体35.2mg(0.1mmol)，然后加入1mL超干的DMF，待单体完全溶解后，加入叔丁醇钾11.2mg(0.1mmol)，60℃反应6小时，待反应结束恢复至室温后用10mL的氯仿稀释，并将溶液通过塞有棉花的滴管滴加到200mL剧烈搅拌的石油醚/氯仿的混合溶剂(20/1，v/v)中，静置，过滤，干燥至恒重，得到聚合物，产率为80％。GPC结果显示：Mw＝43700,PDI＝2.48。1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ9.25,8.08,7.41,7.27,7.05,7.01,6.95,6.84,6.62,5.02,3.99,1.71,1.51,1.47,1.23。该聚合物也具有较好的溶解性和热稳定性，同实施例1。
实施例18
本实施例涉及一种聚1,5-取代三唑的制备，反应方程式如下所示：
具体包括以下步骤：
(1)二元三甲基硅乙炔类单体：与实施例16一致。
(2)二元有机叠氮类单体的制备
第二单体二元芳基叠氮单体的合成参照已发表文献(Macromolecules 2012,45,7692)的制备方法合成。
(3)聚1,5-取代三唑的制备
向带有侧臂的10mL的聚合管中加入第一单体二元的三甲基硅乙炔类单体60.1mg(0.1mmol)和第二单体二元芳基叠氮单体41.4mg(0.1mmol)，然后加入1mL超干的DMF，待单体完全溶解后，加入叔丁醇钾11.2mg(0.1mmol)，60℃反应6小时，待反应结束恢复至室温后用10mL的氯仿稀释，并将溶液通过塞有棉花的滴管滴加到200mL剧烈搅拌的石油醚/氯仿的混合溶剂(20/1，v/v)中，静置，过滤，干燥至恒重，得到聚合物，产率为93％。GPC结果显示：Mw＝20900,PDI＝1.68。1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ9.25,8.08,7.41,7.06,6.62,5.02,4.84,1.51。该聚合物也具有较好的溶解性和热稳定性；由于含有聚集诱导发光活性的四苯基乙烯基团，该聚合物也具有聚集诱导发光性能，可用于Fe3+和硝基芳烃类爆炸物的检测，同实施例1。
实施例19
本实施例涉及一种聚1,5-取代三唑的制备，反应方程式如下所示：
具体包括以下步骤：
(1)二元三甲基硅乙炔类单体的制备
在250mL双口烧瓶中加入2.6g(5mmol)1,6-双(4-碘苯氧基)己烷、0.16g(0.6mmol)三苯基膦、0.76g(0.4mmol)碘化亚铜、0.145g(0.2mmol)双三苯基膦二氯化钯，抽真空充氮气三次。加入15mL四氢呋喃和60mL三乙胺搅拌溶解，然后在80℃加热条件下，将1.08g(11mmol)三甲基硅乙炔分批加入其中，搅拌反应过夜，过滤，用三乙胺洗涤，将滤液旋干，得到粗产物，经用柱层析分离纯化，真空干燥至恒重，得到白色固体1.64g(产率为71％)，为第一单体二元的三甲基硅乙炔单体。1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ7.38,7.37,7.36,7.35,7.34,6.91,6.90,6.89,6.88,4.00,3.98,3.96,1.72,1.70,1.48,1.45,1.43,0.21。
(2)二元有机叠氮类单体的制备
第二单体二元芳基叠氮单体的合成参照已发表文献(Macromolecules 2012,45,7692)的制备方法合成。
(3)聚1,5-取代三唑的制备
向带有侧臂的10mL的聚合管中加入第一单体二元的三甲基硅乙炔类单体46.3mg(0.1mmol)和第二单体二元芳基叠氮单体41.4mg(0.1mmol)，然后加入1mL超干的DMF，待单体完全溶解后，加入叔丁醇钾11.2mg(0.1mmol)，60℃反应6小时，待反应结束恢复至室温后用10mL的氯仿稀释，并将溶液通过塞有棉花的滴管滴加到200mL剧烈搅拌的石油醚/氯仿的混合溶剂(20/1，v/v)中，静置，过滤，干燥至恒重，得到聚合物，产率为93％。GPC结果显示：Mw＝20500,PDI＝1.76。1H NMR(300MHz,DMSO-d6)δ7.94,7.08,6.97,6.85,6.73,6.71,3.96,3.73,2.88,1.70,1.61,1.41。
本实施例制备的聚合物也具有较好的溶解性和热稳定性；由于含有聚集诱导发光活性的四苯基乙烯基团，该聚合物也具有聚集诱导发光性能，可用于Fe3+和硝基芳烃类爆炸物的检测，同实施例1。
上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (8)
1.一种聚1, 5-取代三唑的制备方法，其特征在于，将式（I）所示的二元三甲基硅乙炔类单体与式（II）所示的二元有机叠氮类单体在叔丁醇钾和极性非质子溶剂存在下反应，得到所述聚1, 5-取代三唑；
所述式（I）、式（II）的结构如下所示：
；
所述聚1, 5-取代三唑具有如下所示的结构通式：
，
其中，n为2~200的整数；
R选自式1~式25所示基团中的任意一种，R′选自式1~式27所示基团中的任意一种；
所述式1~式27的结构如下所示：
，
，
，
其中，m为1~18的整数，*为取代位置。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，以三甲基硅乙炔和二元芳香溴代物为原料，或，以三甲基硅乙炔和二元芳香碘代物为原料，通过Sonogashira反应制备得到所述二元三甲基硅乙炔类单体。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述Sonogashira反应在三乙胺与四氢呋喃的混合溶剂中进行；所述Sonogashira反应在三苯基膦、双三苯基膦二氯化钯、碘化亚铜的存在下反应；所述Sonogashira反应的反应温度为50~100 ℃，反应时间为12~36 h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二元三甲基硅乙炔类单体、二元有机叠氮类单体与叔丁醇钾的投料摩尔比为1:1:0.5~2。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二元三甲基硅乙炔类单体与极性非质子溶剂的摩尔体积比为0.05~0.25 mol:1 L。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述极性非质子溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲亚砜、六甲基磷酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述反应的反应温度为30~180 ℃，反应时间为0.5~24 h。
8.一种权利要求1-7任一项所述制备方法制备得到的聚1, 5-取代三唑作为荧光传感器在检测Fe3+方面的应用，其特征在于，所述聚1, 5-取代三唑的结构中包含权利要求1中所述的式17~式19、式22~式27所示基团中的一种或两种。
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