專利名稱：一種導(dǎo)電高分子單體的催化合成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于導(dǎo)電高分子単體的合成方法，具體涉及高純度3，4_乙烯ニ氧噻吩 (EDOT)導(dǎo)電高分子単體的催化合成方法。
背景技術(shù)：
日本化學(xué)家白川英樹(H. Siirakawa)，美國(guó)化學(xué)家麥克戴密(A. G. MacDiarmid)和 美國(guó)物理學(xué)家希格(A.J. Heeger)由于在導(dǎo)電聚合物領(lǐng)域中做出的開創(chuàng)性貢獻(xiàn)而共同獲得 了 2000年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。由此也改變了人們將高分子(塑料)視為絕緣體的印象。近年 來，由于導(dǎo)電高分子材料的快速發(fā)展，使得一般利用金屬材料的電子與信息產(chǎn)品能夠進(jìn)ー 步向輕、薄、短、小的方向發(fā)展。導(dǎo)電聚合物的結(jié)構(gòu)特征是含有ー個(gè)長(zhǎng)H-電子共軛主鏈，具 有重量輕、易加工、抗腐蝕、以及金屬導(dǎo)電性和無機(jī)半導(dǎo)體特性等，因而具有巨大的商業(yè)應(yīng) 用價(jià)值?？紤]到導(dǎo)電聚合物的空氣穩(wěn)定性和材料的強(qiáng)度等因素，目前研究較多的導(dǎo)電聚合 物包括聚乙炔系列、聚苯胺系列、聚吡咯系列、聚噻吩系列等，其中芳香族中的聚苯胺系列 憑借其突出的導(dǎo)電穩(wěn)定性和較低的成本而已在エ業(yè)上大量生產(chǎn)。但因在合成聚苯胺的過程 中可能有聯(lián)苯胺的存在而限制了人們對(duì)它的研究，因?yàn)槁?lián)苯胺有毒，是ー種強(qiáng)致癌物質(zhì)。因 此芳香族中的聚吡咯和聚噻吩便成為更有發(fā)展?jié)摿Φ膶?dǎo)電聚合物，其中以噻吩及其衍生物 為單體的導(dǎo)電聚合物具有較好的電化學(xué)行為和優(yōu)異的穩(wěn)定性，而倍受人們青睞。噻吩是聚噻吩的単體，但是其溶解度低，顏色深暗，不利于加工與應(yīng)用。1980年代 后期，德國(guó)拜耳公司成功發(fā)展出ー種新型的導(dǎo)電聚合物聚乙撐ニ氧噻吩(PEDOT)，由于其噻 吩環(huán)的3，4位被給電子基團(tuán)取代，使PEDOT具有比一般聚噻吩衍生物更優(yōu)異的性能。単體 乙撐ニ氧噻吩(EDOT)比其它噻吩衍生物更易形成線形不飽和長(zhǎng)鏈，而且其噻吩環(huán)的3，4位 被給電子基團(tuán)取代后降低了単體的氧化電勢(shì)，増大了在水中的溶解度，拓展了噻吩在水溶 液中的聚合。聚乙撐ニ氧噻吩(PEDOT)及其単體乙撐ニ氧噻吩(EDOT)的分子結(jié)構(gòu)如下
權(quán)利要求
1.一種導(dǎo)電聚合物單體3，4_乙烯二氧噻吩的催化合成方法，其特征在于先按3，4_ 二溴噻吩醇?jí)AROM 催化劑{[Cu (HTCPZ)Q.5]} ^0的摩爾比為1 2 10 0.001 0.1，使3，4_ 二溴噻吩在醇溶劑中、Cu-基多孔催化劑{[Cu(HTCPZ)a5B ^乍用下，在60-100°C與醇?jí)A發(fā)生反應(yīng)，過濾，蒸餾，即得到3，4- 二烷氧基噻吩；所述Cu-基多孔催化劑{[Cu (HTCPZ) ο. 5]} 式中的HTCPZ為三-(4-四氮唑基苯基)胺；再按3，4_ 二甲氧基噻吩乙二醇對(duì)甲基苯磺酸的摩爾比為1 1 1.2 0.01 0. 1，將3，4_ 二烷氧基噻吩在芳香烴類或極性高沸點(diǎn)溶劑中，以強(qiáng)酸對(duì)甲基苯磺酸為催化劑，在50-160°C溫度條件下與乙二醇發(fā)生醇交換反應(yīng)，精餾出低沸點(diǎn)醇R0H，洗滌，干燥，減壓蒸溜，即得到產(chǎn)物3，4-乙烯二氧噻吩；所述醇溶劑為低沸點(diǎn)醇R0H，其中R為甲基或乙基； 所述醇?jí)A為ROM，M為L(zhǎng)i，Na或K ；其中R為甲基或乙基；所述芳香烴或強(qiáng)極性反應(yīng)溶劑為苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、N， N-二乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二氧六環(huán)或二甲亞砜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述導(dǎo)電聚合物單體3，4-乙烯二氧噻吩的催化合成方法，特征在于所述催化劑{[Cu(HTCPZ)Q.5]} =O是采用以下方法制備得到的按0. 1023g的CuCl2 · 2H20， 0.0449g的配體三-(4-四氮唑基苯基)胺(H3TCPZ)以及6mL N, N-二甲基甲酰胺加入到 15mL的高壓反應(yīng)釜中，密閉加熱到170°C并保持72小時(shí)，然后按不高于10°C /h的速率降溫到室溫，過濾，水洗滌，在室溫的條件下干燥，得到亮黃色六棱柱狀晶體；式中，HTCPZ為三- -四氮唑基苯基)胺，是一個(gè)分子結(jié)構(gòu)為
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述導(dǎo)電聚合物單體3，4-乙烯二氧噻吩的催化合成方法，特征在于所述醇?jí)AROM中的M為Na。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述導(dǎo)電聚合物單體3，4-乙烯二氧噻吩的催化合成方法，特征在于所述醇?jí)AROM中R為甲基。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述導(dǎo)電聚合物單體3，4-乙烯二氧噻吩的催化合成方法，特征在于所述醇交換反應(yīng)溫度為100 120°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述導(dǎo)電聚合物單體3，4-乙烯二氧噻吩的催化合成方法，特征在于所述3，4-二甲氧基噻吩乙二醇催化劑PTSA的摩爾比為1 1 1.1 0.01 0.05。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種導(dǎo)電聚合物單體3，4-乙烯二氧噻吩的催化合成方法，特征是使3，4-二溴噻吩與Cu-基納米多孔催化劑{[Cu(HTCPZ)0.5]}∞，其中HTCPZ為三-(4-四氮唑基苯基)胺，在甲醇溶劑中和甲醇鈉發(fā)生反應(yīng)，得到3，4-二甲氧基噻吩；再將3，4-二甲氧基噻吩在對(duì)甲苯磺酸為催化劑、甲苯為溶劑下和乙二醇反應(yīng)，精餾出低沸點(diǎn)醇ROH，洗滌，干燥，減壓蒸餾，即得到3，4-乙烯二氧噻吩。本發(fā)明具有收率高，催化劑用量少的優(yōu)越性。
文檔編號(hào)B01J31/22GK102532160SQ20111038393
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者倪佳, 劉揚(yáng)中, 許冬至, 鄭玉船, 閔元增, 魏開舉 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)