一種條帶狀形貌的四氫鍵富勒烯超分子聚合物及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種條帶狀形貌的四氫鍵富勒烯超分子聚合物及其制備方法，通過Bingel反應制備C60橋聯(lián)丙二酸二乙酯，再還原反應制備C60橋聯(lián)丙二酸，最后一鍋法制備四氫鍵富勒烯超分子聚合物；以及該超分子聚合物經溶劑擴散后，在基底上自然干燥得到二維形貌結構。四氫鍵富勒烯超分子聚合物合成方法簡單，同時條帶狀形貌結構的制備，是一種可控制備富勒烯衍生物自組裝結構的新方法，在光電材料方面具有良好的應用前景。
【專利說明】一種條帶狀形貌的四氫鍵富勒烯超分子聚合物及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于超分子材料科學領域，特別涉及通過多重氫鍵聯(lián)接富勒烯形成具有特殊形貌的超分子聚合物及其制備方法。
技術背景
[0002]由于特殊的結構與物理性質，富勒烯(C6tl)被廣泛應用于光電材料、納米器件等領域[見(I) N.S.Sariciftci, L.Smilowitz, A.J.Heeger, F.ffudl, PhotoinducedElectron Transfer from a Conducting Polymer to Buckminsterfullerene[J].Science, 1992, 258:1474-1476] 0通過自組裝改變富勒烯聚集體的結構形貌，可有效改善其作為光電轉換器件中關鍵結構單元的性能。C6tl的零級結構已被廣泛接受，自組裝形成的納米纖維狀或納米管狀一維C6tl結構的新型光電和磁性能研究也成為新的研究領域，其在場效應晶體管、太陽能電池、燃料電池催化劑載體、電極材料等方面的應用具有良好的前景[見(2) L.Wang, B.Liu, D.Liu, et al.Synthesis of Thin, Rectangular C60Nanorods Usingm-Xylene as a Shape Controller[J].Advanced Materials, 2006, 18(14):1883-1888]。由于良好的方向性、選擇性和可逆性，氫鍵常用于自組裝的聯(lián)接單元。四重氫鍵單元具有高結合常數(Kd ^ 6 X IO7M 0，穩(wěn)定性好(見(3) A.P.H.J.Schenning, P.Jonkheijm, E.Peeters, E.ff.Meijer, Hierarchical Order in Supramolecular Assemblies of Hydrogen-BondedOligo (p-Phenylene Vinylene) s [J].J.Am.Chem.Soc.2001, 123:409-416)。通過四重氫鍵單元鏈接C6tl衍生物，形成有序的二維形貌結構還未見報道。

【發(fā)明內容】

[0003]鑒于上述問題，本發(fā)明的目的是合成帶有四重氫鍵單元嘧啶酮C6tl衍生物自組裝形成的四氫鍵富勒烯超分子聚合物，該聚合物經過超聲擴散、基底上自然干燥后形成有序的二維形貌結構。`
[0004]本發(fā)明的技術方案是:通過Bingel反應制備C6tl橋聯(lián)丙二酸二乙酯，再還原反應制備C6tl橋聯(lián)丙二酸，最后一鍋法制備四氫鍵富勒烯超分子聚合物；該超分子聚合物經溶劑擴散后，在基底上自然干燥得到二維形貌結構。
[0005]具體技術方案如下:
[0006]一種條帶狀形貌的四氫鍵富勒烯超分子聚合物，所述四氫鍵富勒烯超分子聚合物
具有如下結構式:
[0007]
【權利要求】
1.一種條帶狀形貌的四氫鍵富勒烯超分子聚合物，其特征在于，所述四氫鍵富勒烯超分子聚合物具有如下結構式:
2.權利要求1所述的條帶狀形貌的四氫鍵富勒烯超分子聚合物的制備方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)Bingel反應制備C6tl橋聯(lián)丙二酸二乙酯: 將C6tl和溴代丙二酸二乙酯溶解在200~SOOmL甲苯中，氫化鈉作催化劑，常溫下攪拌反應5~24小時；停止反應后,滴入I~5mol/L硫酸溶液,再用硫酸鎂干燥,過濾得到液體，過柱、懸蒸提純得到黑色固體，真空烘箱干燥得到固體產物C6tl橋聯(lián)丙二酸二乙酯；其中，CM和溴代丙二酸二乙酯的摩爾比為1:4~3:4，C6tl與NaH摩爾比為1:1~1:10 ; (2)還原反應合成C6tl橋聯(lián)丙二酸: 在裝有步驟(1)得到的C6tl橋聯(lián)丙二酸二乙酯的反應器中加入50~200mL鄰二氯苯、.0.5~2mL乙酸、0.5~2mL質量濃度為36~38%的鹽酸、0.5~2mL水，將所述反應器置于油浴鍋中，恒溫70°C，打開攪拌設備，過夜反應； 反應5~24小時后停止加熱，加入3倍反應液體積的乙醇進行混合，并對混合后溶液進行離心分離，得到沉淀物；將所述沉淀物用乙醇洗出，用旋轉蒸發(fā)儀分離乙醇和固體產物，最后將固體產物烘箱干燥，得到C6tl橋聯(lián)丙二酸； (3)四氫鍵富勒烯超分子聚合物的一鍋法制備方法: 將步驟(2)得到的C6tl橋聯(lián)丙二酸溶于50~IOOmL鄰二氯苯，再加入10~20uL氯化亞砜，油浴加熱并恒溫至70~150°C，攪拌反應0.5~5小時；再加入疊氮鈉與N，N-二甲基乙酰胺，持續(xù)攪拌反應0.5~3小時；其中，C6tl橋聯(lián)丙二酸與疊氮鈉的摩爾比為1:3~1:.6，C6tl橋聯(lián)丙二酸與N，N-二甲基乙酰胺的摩爾比為15:1~5:1 ; 然后，加入2-氨基-4-羥基-6-烷基嘧啶與40~IOOmL吡咯溶劑，提高反應溫度至.80~180°C，反應8~20小時后停止，加入3倍于此時反應液體積的乙醇，并對混合后溶液進行離心沉淀，得到沉淀物；將所述沉淀物用乙醇洗出，用旋轉蒸發(fā)儀分離乙醇和固體產物，最后將固體產物干燥，得到帶有氫鍵基團嘧啶酮C6tl衍生物自組裝形成的四氫鍵富勒烯超分子聚合物；其中，C6tl橋聯(lián)丙二酸與2-氨基-4-羥基-6-烷基嘧啶的摩爾比為1:3~1:6， (4)將步驟(3)的產物加入擴散劑中，配制成5mg/ml懸浮液，在25°C下，超聲15分鐘，形成懸浮液，取上層液體滴在潔凈的基底上，自然干燥，即得所述條帶狀形貌的四氫鍵富勒烯超分子聚合物。
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述2-氨基-4-羥基-6-烷基嘧啶是2-氨基-4-羥基-6-甲基嘧啶或2-氨基-4-羥基-6-十三烷基嘧啶。
4.根據權利要 求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(4)中所述擴散劑是水或乙醇。
【文檔編號】C07D239/47GK103739546SQ201410037737
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權日:2014年1月26日
【發(fā)明者】陳玉潔, 吳唯, 藺興清 申請人:華東理工大學