CN117645701A - 一种聚α-氨基腈类化合物及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种聚α‑氨基腈类化合物的制备方法,包括以下步骤:将二元醛基化合物、二元氨基化合物、三甲基腈硅烷溶解在有机溶剂中,得到反应液,在80~140℃进行聚合反应,得到聚α‑氨基腈类化合物;所述有机溶剂为二甲基亚砜、N,N‑二甲基甲酰胺中的至少一种。本发明的聚合反应实施过程工艺简单,可在空气氛围中,无需添加催化剂的条件下即可高效反应;原料易得,可直接购买或通过简单的反应制备;聚合效率高,聚合过程中无副产物生成,符合原子经济性。本发明还公开了上述制备方法制备得到的聚α‑氨基腈类化合物,具有良好的可加工性、高的热稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及高分子聚合物,特别涉及一种聚α-氨基腈类化合物及其制备方法。
背景技术
α-氨基腈类化合物作为一类含氮化合物在有机合成、生物传感等领域有着广泛的应用,其小分子合成方法已被大量报道,然而将α-氨基腈引入高分子主链的高分子合成方法却仍是空白。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点与不足,本发明的目的在于提供一种聚α-氨基腈类化合物的制备方法,在无任何催化剂作用的条件下,由二元醛基化合物、二元氨基化合物、三甲基腈硅烷三组分一锅法聚合制备聚α-氨基腈类化合物,具有低成本、无毒性、易操作的特点。
本发明的另一目的在于提供一种聚α-氨基腈类化合物,在室温下易溶于N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等常见的有机溶剂,具有良好的可加工性及热稳定性。
本发明的目的通过以下技术方案实现:
一种聚α-氨基腈类化合物的制备方法,包括以下步骤:
将二元醛基化合物、二元氨基化合物、三甲基腈硅烷溶解在有机溶剂中,得到反应液,在80~140℃进行聚合反应,得到聚α-氨基腈类化合物;所述有机溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种;
所述聚α-氨基腈类化合物的结构如式(Ⅰ)所示:
式(Ⅰ)中,n的范围为10~70;
所述的二元醛基类化合物如式(II)所示:
式(II)中,R为(II-1)~(II-3)中的一种:
其中,*表示取代位置;
所述的二元氨腈基化合物的结构如式(III)所示:
式(III)中,R’为(III-1)~(III-3)中的一种:
其中,*表示取代位置;
所述的三甲基腈硅烷如式(IV)所示:
优选的,所述二元醛基化合物、二元氨基化合物、三甲基腈硅烷的摩尔比为1:(0.9~1.1):(5.8~6.2)。
优选的,所述聚合反应的反应时间为6~48小时;更优选的,所述聚合反应的反应时间为9~11小时。
优选的,所述反应温度为80~115℃;更优选的,所述反应温度为105~115℃。
优选的,二元醛基类化合物的浓度为0.05~0.2mol/L。
优选的,二元氨基类化合物的浓度为0.05~0.2mol/L。
一种聚α-氨基腈类化合物,结构如式(Ⅰ)所示:
式(Ⅰ)中,n的范围为10~70;
其中,R为(II-1)~(II-3)中的一种:
其中,*表示取代位置;
R’为(III-1)~(III-3)中的一种:
其中,*表示取代位置。
优选的,所述聚α-氨基腈类化合物具有以下结构中的一种:
与现有技术相比,本发明具有以下优点和有益效果:
(1)本发明的聚α-氨基腈类化合物的制备方法,在无任何催化剂作用的条件下,由二元醛基化合物、二元氨基化合物、三甲基腈硅烷三组分一锅法聚合制备聚α-氨基腈类化合物,具有低成本、无毒性、易操作的特点;聚合反应实施过程工艺简单,反应原料易得,可直接购买或通过简单的反应制备;聚合反应条件温和,80℃下就能聚合;聚合效率高,反应6小时就能得到较高分子量的聚合物;聚合过程中无副产物生成,符合原子经济性,并且聚合反应具有良好的官能团耐受性,可以引入多种功能性基团。
(2)本发明的聚α-氨基腈类化合物,在室温下易溶于N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等常见的有机溶剂,具有良好的可加工性和具有良好的热稳定性。
附图说明
图1是聚合物P1a/2a/3与其相应单体以及模型化合物的红外吸收谱图。
图2是聚合物P1a/2a/3与其相应单体以及模型化合物在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图(*代表溶剂峰)。
图3是聚合物P1a/2b/3与其相应单体的红外吸收谱图。
图4是聚合物P1a/2b/3与其相应单体在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图(*代表溶剂峰)。
图5是聚合物P1a/2c/3与其相应单体的红外吸收谱图。
图6是聚合物P1a/2c/3与其相应单体在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图(*代表溶剂峰)。
图7是聚合物P1a/2d/3与其相应单体的红外吸收谱图。
图8是聚合物P1a/2d/3与其相应单体在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图(*代表溶剂峰)。
图9是聚合物P1b/2a/3与其相应单体的红外吸收谱图。
图10是聚合物P1b/2a/3与其相应单体在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图(*代表溶剂峰)。
图11是聚合物P1b/2b/3与其相应单体的红外吸收谱图。
图12是聚合物P1b/2b/3与其相应单体在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图(*代表溶剂峰)。
图13是聚合物P1b/2c/3与其相应单体的红外吸收谱图。
图14是聚合物P1b/2c/3与其相应单体在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图(*代表溶剂峰)。
图15是聚合物P1b/2d/3与其相应单体的红外吸收谱图。
图16是聚合物P1b/2d/3与其相应单体在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图(*代表溶剂峰)。
图17是聚合物P1c/2a/3与其相应单体的红外吸收谱图。
图18是聚合物P1c/2a/3与其相应单体在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图(*代表溶剂峰)。
图19是聚合物P1c/2b/3与其相应单体的红外吸收谱图。
图20是聚合物P1c/2b/3与其相应单体在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图(*代表溶剂峰)。
图21是聚合物P1c/2c/3与其相应单体的红外吸收谱图。
图22是聚合物P1c/2c/3与其相应单体在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图(*代表溶剂峰)。
图23是聚合物P1c/2d/3与其相应单体的红外吸收谱图。
图24是聚合物P1c/2d/3与其相应单体在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图(*代表溶剂峰)。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明作进一步地详细说明,但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
(1)第一单体二元醛基化合物1a的合成方法如下,
(2)第二单体二元氨基化合物2a及第三单体三甲基腈硅烷3的结构式如下,两种化合物均从商业公司购买获得。
(3)醛-氨-三甲基硅腈烷三组分聚合制备聚α-氨基腈类化合物P1a/2a/3
在10mL聚合管中加入第一单体1a 65.3mg(0.2mmol)、第二单体2a 40.0mg(0.2mmol)和0.5mL的二甲基亚砜,放入磁子,用橡皮塞塞住聚合管,待1a和2a完全溶解后,用一次性注射器往聚合管里加入119.0mg(1.2mmol)三甲基硅腈烷3和0.5mL的二甲基亚砜,放置在加热台上升温至110℃条件下反应10h。反应结束冷却后,用2mL二甲基亚砜对反应混合液进行稀释。将稀释液慢慢滴加到装有150mL甲醇溶液中,得到红褐色絮状产物。静置20min后,用圆形滤纸进行过滤,再将得到的固体用甲醇溶液冲洗三次,在通风橱中干燥一晚上后得到80.2mg红褐色聚合物,产率为73.6%。
本实施例制备的聚合物P1a/2a/3为红色固体,产率:74%。凝胶渗透色谱(GPC)结果显示:重均分子量(Mw)为21000,分子量分布(PDI)为1.93。IR(薄膜),ν(cm-1):3356,2938,2855,2217,1604,1497,1306,1247,1161,1109,1011,832。1H NMR(500MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):7.85-6.78(Ar-H),6.58(d,CH),5.82(m,NH),4.06(d,OCH2),1.75(s,CH2),1.49(s,CH2)。13C NMR(125MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):164.16,159.41,132.30,130.76,129.97,129.14,122.85,119.57,115.38,67.99,29.02,25.75。
本实施例制备的聚合物P1a/2a/3(D)、相应单体1a(A)、单体2a(B)和模型化合物(C)的红外吸收谱图如图1所示,单体1a中,醛基的吸收峰在1690cm-1处,同时,单体2a中的伯胺吸收峰出现在3397cm-1处。然而,在模型化合物和聚合物P1a/2a/3的红外谱图中,醛基和伯胺基团的吸收峰消失,新出现了位于2217cm-1处的腈基吸收峰以及3381cm-1处的仲胺吸收峰。以上结果说明了醛基单体和氨基单体通过该聚合反应转化成了α-氨基腈的结构。
本实施例制备的聚合物(D)与其相应单体1a(A)、单体2a(B)以及模型化学物(C)在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图。图2中(A)芳香二醛的醛基上的氢为δ9.97,图2中(B)二氨单体的胺基上的氢为δ4.80,这两种氢原子的共振峰在模型化合物和聚合物的核磁氢谱图中消失,而在模型化合物新出现δ6.60和δ5.89这两个峰,聚合物上新出现δ6.52和δ5.82这两个共振峰,应归属为α-氨基腈上的两种氢。聚合物和模型化合物的核磁氢谱中共振峰对应的很好,表面该聚合物为聚α-氨基腈类化合物。
(4)聚α-氨基腈类化合物P1a/2a/3的性能表征
该聚α-氨基腈类化合物在室温下易溶于N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等常见的有机溶剂,表明具有良好的可加工性。
本实施例制备的聚合物5%热失重温度为249℃,表明该聚合物具有非常好的热稳定性。
实施例2~7
实施例2~7考察了反应溶剂对此聚合反应的影响,聚合物单体的制备与实施例1相同,步骤(3)的反应条件和结果见表1。
表1反应溶剂对单体1a、2a和3聚合的影响a
a空气中在不同溶剂中反应24h;T=100℃;[1a]=[2a]=200mM;[3]=1200mM。b通过GPC确定,以线性聚甲基丙烯酸甲酯为校正物,以N,N-二甲基甲酰胺为流动相。
通过对比表1的数据发现,溶剂对聚合反应的影响较大。当以四氢呋喃、氯仿、甲苯、1,4-二氧六环为溶剂时,最终会得到不溶于任何有机溶剂的产物,无法进行后续表征。而当以N,N-二甲基甲酰胺和二甲基亚砜为溶剂时,得到了理想的产物。综合考虑产率及产物分子量等数据,我们将选取二甲基亚砜为最佳溶剂去进行下一步的条件优化。
实施例8~13
实施例8~13考察了不同的温度对反应条件的影响,聚合单体的制备与实施例1相同,步骤(3)的反应条件和结果见表2。
表2温度对单体1a、2a和3聚合的影响a
a于空气氛围下在二甲基亚砜中反应24h;[1a]=[2a]=200mM;[3]=1200mM。b通过GPC确定,以线性聚甲基丙烯酸甲酯为校正物,以N,N-二甲基甲酰胺为流动相。
从表2中可以看出,反应温度同样影响着该聚合反应。该反应需要在较高的温度下发生,较低的温度下很难进行聚合。当反应温度设定为60℃时,无产物生成;当反应温度设定为80℃~110℃时,随着反应温度的升高,聚合物的产率、分子量和多分散系数随之升高。但当温度超过110℃时,产率和分子量稍微有些下降。综合考虑,选取110℃为最佳的聚合温度。
实施例14~20
实施例14~20考察了不同的反应时间对反应条件的影响,聚合单体的制备与实施例1相同,步骤(3)的反应条件和结果见表3。
表3反应时间对单体1a、2a和3聚合的影响a
a于空气氛围下在二甲基亚砜中反应;T=110℃;[1a]=[2a]=200mM;[3]=1200mM。bt=反应时间。c通过GPC确定,以线性聚甲基丙烯酸甲酯为校正物,以N,N-二甲基甲酰胺为流动相。
反应时间对聚合反应的影响如表3所示。随着反应时间逐步增加,聚合物的产率和分子量随之增加。当反应时间到达10h时,聚合反应达到平衡。之后随着反应时间的进行,产率和多分散系数保持稳定,分子量缓慢增加。综合考虑,我们选取10h作为最佳聚合反应时间。
实施例21~23
实施例21~23考察了不同的单体浓度对反应条件的影响,聚合单体的制备与实施例1相同,步骤(3)的反应条件和结果见表4。
表4单体浓度对单体1a、2a和3聚合的影响a
a于空气氛围下在二甲基亚砜中反应10h;T=110℃。b通过GPC确定,以线性聚甲基丙烯酸甲酯为校正物,以N,N-二甲基甲酰胺为流动相。
单体浓度对聚合反应的影响如表4所示。增加单体浓度,会促进聚合反应的进行,产率和分子量较高。综合考虑,选取0.2M为最佳的单体浓度条件。
实施例24
(1)第一单体二元醛基化合物1a的合成方法同实施例1
(2)第二单体二元氨基化合物2b及第三单体三甲基腈硅烷3的结构式如下,两种化合物均从商业公司购买获得。
(3)聚α-氨基腈类化合物P1a/2b/3的制备同实施例1
本实施例制备的聚合物为灰色固体,产率:77%。凝胶渗透色谱(GPC)结果显示:重均分子量(Mw)为21600,分子量分布(PDI)为1.97。IR(薄膜),ν(cm-1):3350,2933,2861,2212,1600,1510,1305,1248,1107,1159,1012,830。1H NMR(500MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):7.84-6.75(Ar-H),6.47(s,CH),5.80(s,NH),4.09(s,CH2),3.99(s,OCH2),1.73(s,CH2),1.47(s,CH2)。13C NMR(125MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):164.15,159.30,132.39,130.78,130.17,129.00,127.22,120.11,115.11,68.06,48.17,29.06,25.67。
本实施例制备的聚合物P1a/2b/3(C)、相应单体1a(A)和单体2b(B)的红外吸收谱图如图3所示,单体1a中,醛基的吸收峰在1690cm-1处,同时,单体2b中的伯胺吸收峰出现在3364cm-1处。然而,在聚合物P1a/2b/3的红外谱图中,醛基和伯胺基团的吸收峰消失,新出现了位于2212cm-1处的腈基吸收峰以及3350cm-1处的仲胺吸收峰。以上结果说明了醛基单体和氨基单体通过该聚合反应转化成了α-氨基腈的结构。
本实施例制备的聚合物P1a/2b/3(C)与其相应单体1a(A)、单体2b(B)在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图见图4,从图中可以确定该聚合物为聚α-氨基腈类化合物。
(4)聚α-氨基腈腈类化合物P1a/2b/3的性能表征
该聚α-氨基腈类化合物在室温下易溶于N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等常见的有机溶剂,表明具有良好的可加工性。
本实施例制备的聚合物5%热失重温度为281℃,表明具有非常好的热稳定性。
实施例25
(1)第一单体二元醛基化合物1a合成方法同实施例1。
(2)第二单体二元氨基化合物2c及第三单体三甲基腈硅烷3的结构式如下,两种化合物均从商业公司购买获得。
(3)聚α-氨基腈类化合物P1a/2c/3的制备同实施例1。
本实施例制备的聚合物P1a/2c/3为黄色粉末,产率:76.0%。凝胶渗透色谱(GPC)结果显示:重均分子量(Mw)为17900,分子量分布(PDI)为1.66。IR(薄膜),ν(cm-1):3356,2938,2861,2230,1603,1512,1314,1252,1174,1012,928,833。1H NMR(500MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):7.84-6.89(Ar-H),6.61(s,CH),6.05(s,NH),3.99(s,OCH2),1.75(s,CH2),1.45(s,CH2)。13C NMR(125MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):191.94,164.50,159.44,150.02,132.22,129.44,126.28,119.33,115.28,113.06,67.89,47.72,29.06,25.61。
本实施例制备的聚合物P1a/2c/3(C)与其相应单体1a(A)和单体2c(B)的红外吸收谱图如图5所示,单体1a中,醛基的吸收峰在1686cm-1处,同时,单体2c中的伯胺吸收峰出现在3366cm-1处。然而,在聚合物P1a/2b/3的红外谱图中,醛基和伯胺基团的吸收峰消失,新出现了位于2230cm-1处的腈基吸收峰以及3356cm-1处的仲胺吸收峰。以上结果说明了醛基单体和氨基单体通过该聚合反应转化成了α-氨基腈的结构。
本实施例制备的聚合物(C)与其相应单体1a(A)、单体2c(B)在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图见图6,从图中可以确定该聚合物为聚α-氨基腈类化合物。
(4)聚α-氨基腈类化合物P1a/2c/3的性能表征
该聚α-氨基腈类化合物在室温下易溶于N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等常见的有机溶剂,表明具有良好的可加工性。
本实施例制备的聚合物5%热失重温度为186℃,表明具有非常高的热稳定性。
实施例26
(1)第一单体二元醛基化合物1a合成方法同实施例1。
(2)第二单体二元氨基化合物2d及第三单体三甲基腈硅烷3的结构式如下,两种化合物均从商业公司购买获得。
(3)聚α-氨基腈类化合物P1a/2d/3的制备同实施例1。
本实施例制备的聚合物P1a/2d/3为红色粉末,产率:75.0%。凝胶渗透色谱(GPC)结果显示:重均分子量(Mw)为13800,分子量分布(PDI)为1.48。IR(薄膜),ν(cm-1):3355,2932,2864,2225,1595,1509,1301,1250,1145,1103,1008,826。1H NMR(500MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):7.99-6.87(Ar-H),6.58(s,CH),5.99(s,NH),3.97(s,OCH2),1.74(s,CH2),1.45(s,CH2)。13C NMR(125MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):159.83,149.61,132.72,130.72,129.06,126.11,119.44,115.51,113.52,68.17,42.28,29.11,25.44。
本实施例制备的聚合物P1a/2d/3(C)与其相应单体1a(A)和单体2d(B)的红外吸收谱图如图7所示,单体1a中,醛基的吸收峰在1689cm-1处,同时,单体2d中的伯胺吸收峰出现在3379cm-1处。然而,在聚合物P1a/2d/3的红外谱图中,醛基和伯胺基团的吸收峰消失,新出现了位于2225cm-1处的氰基吸收峰以及3355cm-1处的仲胺吸收峰。以上结果说明了醛基单体和氨基单体通过该聚合反应转化成了α-氨基腈的结构。
本实施例制备的聚合物(C)与其相应单体1a(A)、单体2d(B)在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图见图8,从图中可以确定该聚合物为聚α-氨基腈类化合物。
(4)聚α-氨基腈类化合物P1a/2d/3的性能表征
该聚α-氨基腈类化合物在室温下易溶于N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等常见的有机溶剂,表明具有良好的可加工性。
本实施例制备的聚合物5%热失重温度为203.3℃,表明具有非常高的热稳定性。
实施例27
(1)第一单体二元醛基化合物1b、第二单体二元氨基化合物2a及第三单体三甲基腈硅烷3的结构式如下,三种化合物均从商业公司购买获得。
(2)聚α-氨基腈类化合物P1b/2a/3的制备同实施例1
本实施例制备的聚合物为黑色固体,产率:80%。凝胶渗透色谱(GPC)结果显示:重均分子量(Mw)为26500,分子量分布(PDI)为2.05。IR(薄膜),ν(cm-1):3356,2218,1603,1495,1412,1305,1229,1164,1105,1009,878,835。1H NMR(500MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):7.96-6.93(Ar-H),6.62(s,CH),6.17(s,NH)。13C NMR(125MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):128.98,128.34,123.69,122.78,119.94,111.72。
本实施例制备的聚合物P1b/2a/3(C)、相应单体1b(A)和单体2a(B)的红外吸收谱图如图9所示,单体1b中,醛基的吸收峰在1694cm-1处,同时,单体2a中的伯胺吸收峰出现在3397cm-1处。然而,在聚合物P1b/2a/3的红外谱图中,醛基和伯胺基团的吸收峰消失,新出现了位于2218cm-1处的腈基吸收峰以及3356cm-1处的仲胺吸收峰。以上结果说明了醛基单体和氨基单体通过该聚合反应转化成了α-氨基腈的结构。
本实施例制备的聚合物P1b/2a/3(C)与其相应单体1b(A)、单体2a(B)在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图见图10,从图中可以确定该聚合物为聚α-氨基腈类化合物。
(3)聚α-氨基腈类化合物P1b/2a/3的性能表征
该聚α-氨基腈类化合物在室温下易溶于N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等常见的有机溶剂,表明具有良好的可加工性。
本实施例制备的聚合物5%热失重温度为258.1℃,表明具有非常好的热稳定性。
实施例28
(1)第一单体二元醛基化合物1b、第二单体二元氨基化合物2b及第三单体三甲基腈硅烷3的结构式如下,三种化合物均从商业公司购买获得。
(2)聚α-氨基腈类化合物P1b/2b/3的制备同实施例1
本实施例制备的聚合物为深紫色固体,产率:54%。凝胶渗透色谱(GPC)结果显示:重均分子量(Mw)为16200,分子量分布(PDI)为1.62。IR(薄膜),ν(cm-1):3350,3028,2903,2218,1603,1510,1410,1312,1205,1112,1014,818。1H NMR(500MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):8.30-7.29(Ar-H),6.64(s,CH),5.78(s,NH),3.94(s,CH2)。13C NMR(125MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):129.05,127.92,127.26,127.06,120.26,110.49。
本实施例制备的聚合物P1b/2b/3(C)、相应单体1b(A)和单体2b(B)的红外吸收谱图如图11所示,单体1b中,醛基的吸收峰在1694cm-1处,同时,单体2b中的伯胺吸收峰出现在3364cm-1处。然而,在聚合物P1b/2b/3的红外谱图中,醛基和伯胺基团的吸收峰消失,新出现了位于2218cm-1处的腈基吸收峰以及3350cm-1处的仲胺吸收峰。以上结果说明了醛基单体和氨基单体通过该聚合反应转化成了α-氨基腈的结构。
本实施例制备的聚合物P1b/2b/3(C)与其相应单体1b(A)、单体2b(B)在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图见图12,从图中可以确定该聚合物为聚α-氨基腈类化合物。
(3)聚α-氨基腈类化合物P1b/2b/3的性能表征
该聚α-氨基腈类化合物在室温下易溶于N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等常见的有机溶剂,表明具有良好的可加工性。
本实施例制备的聚合物5%热失重温度为233.6℃,表明具有非常好的热稳定性。
实施例29
(1)第一单体二元醛基化合物1b、第二单体二元氨基化合物2c及第三单体三甲基腈硅烷3的结构式如下,三种化合物均从商业公司购买获得。
(2)聚α-氨基腈类化合物P1b/2c/3的制备同实施例1
本实施例制备的聚合物为黑色固体,产率:78%。凝胶渗透色谱(GPC)结果显示:重均分子量(Mw)为15500,分子量分布(PDI)为1.62。IR(薄膜),ν(cm-1):3337,3040,2218,1641,1594,1514,1407,1312,1276,1169,926,840。1H NMR(500MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):8.37-7.46(Ar-H),6.94(s,Ar-H),6.64(s,CH),6.28(s,NH)。13C NMR(125MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):193.54,131.61,131.41,130.57,129.50,128.54,120.65,113.14,111.09。
本实施例制备的聚合物P1b/2c/3(C)、相应单体1b(A)和单体2c(B)的红外吸收谱图如图13所示,单体1b中,醛基的吸收峰在1694cm-1处,同时,单体2c中的伯胺吸收峰出现在3366cm-1处。然而,在聚合物P1b/2c/3的红外谱图中,醛基和伯胺基团的吸收峰消失,新出现了位于2218cm-1处的腈基吸收峰以及3337cm-1处的仲胺吸收峰。以上结果说明了醛基单体和氨基单体通过该聚合反应转化成了α-氨基腈的结构。
本实施例制备的聚合物P1b/2c/3(C)与其相应单体1b(A)、单体2c(B)在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图见图14,从图中可以确定该聚合物为聚α-氨基腈类化合物。
(3)聚α-氨基腈类化合物P1b/2c/3的性能表征
该聚α-氨基腈类化合物在室温下易溶于N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等常见的有机溶剂,表明具有良好的可加工性。
本实施例制备的聚合物5%热失重温度为219.7℃,表明具有非常好的热稳定性。
实施例30
(1)第一单体二元醛基化合物1b、第二单体二元氨基化合物2d及第三单体三甲基腈硅烷3的结构式如下,三种化合物均从商业公司购买获得。
(2)聚α-氨基腈类化合物P1b/2d/3的制备同实施例1
本实施例制备的聚合物为黑色固体,产率:85%。凝胶渗透色谱(GPC)结果显示:重均分子量(Mw)为9500,分子量分布(PDI)为1.30。IR(薄膜),ν(cm-1):3349,3063,2218,1593,1503,1405,1298,1148,1102,1011,830,723。1H NMR(500MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):8.19-6.91(m,Ar-H),6.60(s,CH),6.20(s,NH)。13C NMR(125MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):130.18,129.92,129.58,129.28,128.89,128.51,121.49,113.46,110.89。
本实施例制备的聚合物P1b/2d/3(C)、相应单体1b(A)和单体2d(B)的红外吸收谱图如图15所示,单体1b中,醛基的吸收峰在1694cm-1处,同时,单体2d中的伯胺吸收峰出现在3379cm-1处。然而,在聚合物P1b/2d/3的红外谱图中,醛基和伯胺基团的吸收峰消失,新出现了位于2218cm-1处的腈基吸收峰以及3349cm-1处的仲胺吸收峰。以上结果说明了醛基单体和氨基单体通过该聚合反应转化成了α-氨基腈的结构。
本实施例制备的聚合物P1b/2d/3(C)与其相应单体1b(A)、单体2d(B)在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图见图16,从图中可以确定该聚合物为聚α-氨基腈类化合物。
(3)聚α-氨基腈类化合物P1b/2d/3的性能表征
该聚α-氨基腈类化合物在室温下易溶于N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等常见的有机溶剂,表明具有良好的可加工性。
本实施例制备的聚合物5%热失重温度为224.3℃,表明具有非常好的热稳定性。
实施例31
(1)第一单体二元醛基化合物1c、第二单体二元氨基化合物2a及第三单体三甲基腈硅烷3的结构式如下,三种化合物均从商业公司购买获得。
(2)聚α-氨基腈类化合物P1c/2a/3的制备同实施例1
本实施例制备的聚合物为红色固体,产率:82%。凝胶渗透色谱(GPC)结果显示:重均分子量(Mw)为16200,分子量分布(PDI)为1.68。IR(薄膜),ν(cm-1):3351,3046,2220,1594,1497,1413,1237,1163,1106,1011,873,833。1H NMR(500MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):7.99-6.92(Ar-H),6.65(s,CH),5.98(s,NH)。13C NMR(125MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):132.59,131.18,129.87,123.13,120.95,120.11,119.53,118.86,118.17,115.64。
本实施例制备的聚合物P1c/2a/3(C)、相应单体1c(A)和单体2a(B)的红外吸收谱图如图17所示,单体1c中,醛基的吸收峰在1694cm-1处,同时,单体2a中的伯胺吸收峰出现在3397cm-1处。然而,在聚合物P1c/2a/3的红外谱图中,醛基和伯胺基团的吸收峰消失,新出现了位于2220cm-1处的腈基吸收峰以及3351cm-1处的仲胺吸收峰。以上结果说明了醛基单体和氨基单体通过该聚合反应转化成了α-氨基腈的结构。
本实施例制备的聚合物P1c/2a/3(C)与其相应单体1c(A)、单体2a(B)在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图见图18,从图中可以确定该聚合物为聚α-氨基腈类化合物。
(3)聚α-氨基腈类化合物P1c/2a/3的性能表征
该聚α-氨基腈类化合物在室温下易溶于N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等常见的有机溶剂,表明具有良好的可加工性。
本实施例制备的聚合物5%热失重温度为175.9℃,表明具有非常好的热稳定性。
实施例32
(1)第一单体二元醛基化合物1c、第二单体二元氨基化合物2b及第三单体三甲基腈硅烷3的结构式如下,三种化合物均从商业公司购买获得。
(2)聚α-氨基腈类化合物P1c/2b/3的制备同实施例1
本实施例制备的聚合物为黄色固体,产率:88%。凝胶渗透色谱(GPC)结果显示:重均分子量(Mw)为15700,分子量分布(PDI)为1.69。IR(薄膜),ν(cm-1):3361,3031,2216,1594,1499,1413,1304,1241,1165,1012,875,833。1H NMR(500MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):7.96-6.79(Ar-H),6.51(s,CH),5.93(s,NH),3.84(m,CH2)。13C NMR(125MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):132.50,131.12,129.94,121.67,120.91,120.42,120.08,119.52,118.92,118.36,114.52,48.65。
本实施例制备的聚合物P1c/2b/3(C)、相应单体1c(A)和单体2b(B)的红外吸收谱图如图19所示,单体1c中,醛基的吸收峰在1694cm-1处,同时,单体2b中的伯胺吸收峰出现在3364cm-1处。然而,在聚合物P1c/2b/3的红外谱图中,醛基和伯胺基团的吸收峰消失,新出现了位于2216cm-1处的腈基吸收峰以及3361cm-1处的仲胺吸收峰。以上结果说明了醛基单体和氨基单体通过该聚合反应转化成了α-氨基腈的结构。
本实施例制备的聚合物P1c/2b/3(C)与其相应单体1c(A)、单体2b(B)在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图见图20,从图中可以确定该聚合物为聚α-氨基腈类化合物。
(3)聚α-氨基腈类化合物P1c/2b/3的性能表征
该聚α-氨基腈类化合物在室温下易溶于N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等常见的有机溶剂,表明具有良好的可加工性。
本实施例制备的聚合物5%热失重温度为170.3℃,表明具有非常好的热稳定性。
实施例33
(1)第一单体二元醛基化合物1c、第二单体二元氨基化合物2c及第三单体三甲基腈硅烷3的结构式如下,三种化合物均从商业公司购买获得。
(2)聚α-氨基腈类化合物P1c/2c/3的制备同实施例1
本实施例制备的聚合物为黄色固体,产率:87%。凝胶渗透色谱(GPC)结果显示:重均分子量(Mw)为13400,分子量分布(PDI)为1.49。IR(薄膜),ν(cm-1):3356,3051,2221,1598,1499,1413,1314,1280,1243,1171,928,837。1H NMR(500MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):7.95-6.95(Ar-H),6.60(s,CH),6.18(s,NH)。13C NMR(125MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):192.56,157.22,150.06,132.55,132.12,130.02,129.86,128.24,121.02,119.71,118.45,113.04,47.67。
本实施例制备的聚合物P1c/2c/3(C)、相应单体1c(A)和单体2c(B)的红外吸收谱图如图21所示,单体1c中,醛基的吸收峰在1694cm-1处,同时,单体2c中的伯胺吸收峰出现在3366cm-1处。然而,在聚合物P1c/2c/3的红外谱图中,醛基和伯胺基团的吸收峰消失,新出现了位于2221cm-1处的腈基吸收峰以及3356cm-1处的仲胺吸收峰。以上结果说明了醛基单体和氨基单体通过该聚合反应转化成了α-氨基腈的结构。
本实施例制备的聚合物P1c/2c/3(C)与其相应单体1c(A)、单体2c(B)在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图见图22,从图中可以确定该聚合物为聚α-氨基腈类化合物。
(3)聚α-氨基腈类化合物P1c/2c/3的性能表征
该聚α-氨基腈类化合物在室温下易溶于N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等常见的有机溶剂,表明具有良好的可加工性。
本实施例制备的聚合物5%热失重温度为184℃,表明具有非常好的热稳定性。
实施例34
(1)第一单体二元醛基化合物1c、第二单体二元氨基化合物2d及第三单体三甲基腈硅烷3的结构式如下,三种化合物均从商业公司购买获得。
(2)聚α-氨基腈类化合物P1c/2d/3的制备同实施例1
本实施例制备的聚合物为土黄色固体,产率:77%。凝胶渗透色谱(GPC)结果显示:重均分子量(Mw)为11400,分子量分布(PDI)为1.36。IR(薄膜),ν(cm-1):3356,3070,2218,1593,1498,1298,1243,1148,1105,1009,876,828。1H NMR(500MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):7.98-6.92(Ar-H),6.60(s,CH),6.13(s,NH)。13C NMR(125MHz,DMSO-d6),δ(TMS,ppm):157.29,150.03,132.54,131.24,129.80,129.19,121.52,121.01,120.79,119.72,119.32,119.02,118.47,113.59,47.35。
本实施例制备的聚合物P1c/2d/3(C)、相应单体1c(A)和单体2d(B)的红外吸收谱图如图23所示,单体1c中,醛基的吸收峰在1694cm-1处,同时,单体2d中的伯胺吸收峰出现在3379cm-1处。然而,在聚合物P1c/2d/3的红外谱图中,醛基和伯胺基团的吸收峰消失,新出现了位于2218cm-1处的腈基吸收峰以及3356cm-1处的仲胺吸收峰。以上结果说明了醛基单体和氨基单体通过该聚合反应转化成了α-氨基腈的结构。
本实施例制备的聚合物P1c/2d/3(C)与其相应单体1c(A)、单体2d(B)在DMSO-d6中的核磁共振氢谱对比图见图24,从图中可以确定该聚合物为聚α-氨基腈类化合物。
(3)聚α-氨基腈类化合物P1c/2d/3的性能表征
该聚α-氨基腈类化合物在室温下易溶于N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等常见的有机溶剂,表明具有良好的可加工性。
本实施例制备的聚合物5%热失重温度为196℃,表明具有非常好的热稳定性。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种聚α-氨基腈类化合物的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将二元醛基化合物、二元氨基化合物、三甲基腈硅烷溶解在有机溶剂中,得到反应液,在80~140℃进行聚合反应,得到聚α-氨基腈类化合物;
所述有机溶剂为二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺中的至少一种;
所述聚α-氨基腈类化合物的结构如式(Ⅰ)所示:
式(Ⅰ)中,n的范围为10~70;
所述的二元醛基类化合物如式(II)所示:
式(II)中,R为(II-1)~(II-3)中的一种:
其中,*表示取代位置;
所述的二元氨腈基化合物的结构如式(III)所示:
式(III)中,R’为(III-1)~(III-3)中的一种:
其中,*表示取代位置;
所述的三甲基腈硅烷如式(IV)所示:
2.根据权利要求1所述的聚α-氨基腈类化合物的制备方法,其特征在于,所述二元醛基化合物、二元氨基化合物、三甲基腈硅烷的摩尔比为1:(0.9~1.1):(5.8~6.2)。
3.根据权利要求1所述的聚α-氨基腈类化合物的制备方法,其特征在于,所述聚合反应的反应时间为6~48小时。
4.根据权利要求1所述的聚α-氨基腈类化合物的制备方法,其特征在于,所述聚合反应的反应时间为9~11小时。
5.根据权利要求1所述的聚α-氨基腈类化合物的制备方法,其特征在于,所述反应温度为80~115℃。
6.根据权利要求1所述的聚α-氨基腈类化合物的制备方法,其特征在于,所述反应温度为105~115℃。
7.根据权利要求1所述的聚α-氨基腈类化合物的制备方法,其特征在于,所述反应溶液中,二元醛基类化合物的浓度为0.05~0.2mol/L。
8.根据权利要求7所述的聚α-氨基腈类化合物的制备方法,其特征在于,所述反应溶液中,二元氨基类化合物的浓度为0.05~0.2mol/L。
9.一种聚α-氨基腈类化合物,其特征在于,结构如式(Ⅰ)所示:
式(Ⅰ)中,n的范围为10~70;
其中,R为(II-1)~(II-3)中的一种:
其中,*表示取代位置;
R’为(III-1)~(III-3)中的一种:
其中,*表示取代位置。
10.根据权利要求9所述的聚α-氨基腈类化合物,其特征在于,具有以下结构中的一种:
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