基于三蝶烯的梯形单体和聚合物以及各自的制备方法和使用方法技术

本公开内容的实施例提供了基于三蝶烯的A-B单体、制备基于三蝶烯之A-B单体的方法、基于三蝶烯的梯形聚合物、制备基于三蝶烯之梯形聚合物的方法、使用基于三蝶烯之梯形聚合物的方法、合并基于三蝶烯之梯形聚合物的结构、气体分离方法等。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对相关申请的交叉引用本申请要求于2013年7月30日提交的、具有序列号61/859,800的、标题为“TRIPTYCENE-BASEDLADDERMONOMERSANDPOLYMERS,METHODSOFMAKINGEACH,ANDMETHODSOFUSE”的美国临时申请的优先权，其整篇通过引用并入本文。
技术介绍
气体分离是一种新兴技术并且市场迅速发展，其包括例如空气分离以富集氧气或氮气以及去除酸性气体和从天然气流中回收烃的应用。基于膜的分离系统的经济性取决于所使用材料的透气性(厚度和压力归一化通量)和选择性(一种气体相比于另一种优先透过)。遗憾的是，这两个主要参数之间通常存在权衡，使得透气性增加的同时伴随着选择性降低，反之亦然。这导致通常称为性能“上限”的概念，其定义为具有透气性和选择性的最高已知组合的聚合物材料。对其进行改变以允许发现表现更佳的聚合物，并且因此认为其是现有技术的标尺。目前，在学术和工业方面付出了大量研究努力，通过引入微孔性来提高聚合物膜的透气性而不折衷选择性，国际纯粹与应用化学联合会(InternationalUnionofPureandAppliedChemistry，IUPAC)认为微孔性涵盖小于的孔。向聚合物中引入微孔性的常规技术是热处理。然而，这增加了膜形成过程的复杂性并且常常产生不溶性的脆性膜。最近，英国团队设计了具有在刚性的完全稠合环骨架中包含变形位点的重复单元的聚合物，其中不存在围绕其可发生自由旋转的单键。这导致固态时链堆积(packing)效率低、捕获自由体积并且因此产生聚合物固有的微孔性。这些所谓的具有固有微孔性的聚合物(polymersofintrinsicmicroporosity，PIM)通常证明具有高内表面积、高热稳定性并且非常重要的是，在常见有机溶剂中的高溶解度(其为形成用于气体分离应用的膜的关键)以及对官能化的顺从性(允许根据化学相互作用的渗透分子调整性能)。至今，梯型PIM常规地通过在双官能的羟基化芳族单体(AA)和活化的氟化或氯化单体(BB)之间进行缩聚反应以形成二苯并二噁烷-连接基团而制备成具有四面体螺-碳中心。关于气体分离性能，相比较于市售的聚合物膜材料PIM已经在产生显著更高的透气性方面获得极大成功，但是却以选择性为代价。因此，在重要的气体分离应用，例如O2/N2、CO2/CH4、H2/CH4及其它应用中的商业使用已受到严重阻碍。
技术实现思路
本公开内容的实施例提供了基于三蝶烯的A-B单体、制备基于三蝶烯之A-B单体的方法、基于三蝶烯的梯形聚合物、制备基于三蝶烯之梯形聚合物的方法、使用基于三蝶烯之梯形聚合物的方法、合并基于三蝶烯之梯形聚合物的结构、气体分离方法等。本公开内容的一个实施例包括组合物，其中，所述组合物包含具有以下结构的基于三蝶烯的梯形聚合物：其中n是1至10,000，其中Ar是取代或未取代的芳族部分，其中R1和R2各自独立地选自由以下组成的群组：氢、卤素、取代或未取代的分支链或直链烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基，以及取代或未取代的苯基。在一个实施例中，基于三蝶烯的梯形聚合物可具有以下结构之一：本公开内容的一个实施例包括组合物，其中，所述组合物包含由以下结构描述的单体：其中Ar是取代或未取代的芳族部分，其中R1和R2各自独立地选自由以下组成的群组：氢、取代或未取代的直链或分支链烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基以及取代或未取代的苯基，并且其中X是卤素。本公开内容的一个实施例包括制备单体的方法，其中，所述方法包括：其中Ar是取代或未取代的芳族部分，其中R1和R2各自独立地选自由以下组成的群组：氢、取代或未取代的直链或分支链烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基以及取代或未取代的苯基，其中：步骤(i)包括氨茴酸或取代的氨茴酸的重氮盐、1,2-环氧丙烷、CH2Cl2，回流；步骤(ii)包括0.25MHNO3、AcOH和CH2Cl2(1:1,v:v)；步骤(iii)包括4,5-二氟-1,2-二氨基苯、乙醇，回流；并且步骤(iv)包括BBr3、CH2Cl2。本公开内容的一个实施例包括制备基于三蝶烯的梯形聚合物的方法，其中，所述方法包括：其中Ar是取代或未取代的芳族部分，其中R1和R2各自独立地选自由以下组成的群组：氢、取代或未取代的直链或分支链烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基以及取代或未取代的苯基，并且其中X是卤素。本公开内容的一个实施例包括膜，其中，所述膜包含聚合物，所述聚合物包括具有以下结构的基于三蝶烯的梯形聚合物：其中n是1至10,000，其中Ar是取代或未取代的芳族部分，其中R1和R2各自独立地选自由以下组成的群组：氢、卤素、取代或未取代的分支链或直链烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基，以及取代或未取代的苯基。本公开内容的一个实施例包括从气体混合物中分离气体的方法，其中，所述方法包括：用膜从第一气体混合物中分离第一气体以形成第二气体混合物，其中所述膜包含聚合物，所述聚合物包括具有以下结构的基于三蝶烯的梯形聚合物：其中n是1至10,000，其中Ar是取代或未取代的芳族部分，其中R1和R2各自独立地选自由以下组成的群组：氢、卤素、取代或未取代的分支链或直链烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基，以及取代或未取代的苯基。具体实施方式在更详细地描述本公开内容之前，应理解，本公开内容不限于所述的具体实施例，因为其当然可以变化。还应理解，本文中使用的术语仅是用于描述具体实施例的目的，并非旨在进行限制，因为本公开内容的范围仅由所述权利要求书限定。当提供数值的范围时，理解为在该范围的上限和下限之间的每个中间值至下限单位的十分之一(除非上下文另有明确指出)以及在该规定范围内的任何其它规定值或中间值均涵盖在本公开内容内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括在较小的范围内，并且也涵盖在本公开内容内，受限于在规定范围内任何具体排除的界限。当规定范围包括两个界限的一者或两者时，排除了那些所包括的界限的另一者或两者的范围也包括在本公开内容内。除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学术语都具有与本公开内容所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。尽管与本文中所述的那些类似或等同的任何方法和材料均可用于本公开内容的实践或测试，但是现在对一些优选方法和材料进行描述。在阅读本公开内容之后对本领域技术人员而言将显而易见的是，本文中描述和举例说明的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，其包含：具有以下结构的基于三蝶烯的梯形聚合物：其中n是1至10,000，其中Ar是取代或未取代的芳族部分，其中R1和R2各自独立地选自由以下组成的群组：氢、卤素、取代或未取代的分支链或直链烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基，以及取代或未取代的苯基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.30 US 61/859,8001.一种组合物，其包含：
具有以下结构的基于三蝶烯的梯形聚合物：
其中n是1至10,000，其中Ar是取代或未取代的芳族部分，其中R1和R2各自
独立地选自由以下组成的群组：氢、卤素、取代或未取代的分支链或直链烷基、取代
或未取代的芳基、取代或未取代的杂芳基，以及取代或未取代的苯基。
2.如权利要求1所述的组合物，其中所述取代或未取代的芳族部分选自由以下组成
的群组：取代或未取代的芳基和取代或未取代的杂芳基。
3.如权利要求1所述的组合物，其中所述取代或未取代的芳族部分选自由以下组成
的群组：取代或未取代的苯基，并且R1和R2各自独立地是烷基。
4.如权利要求1所述的组合物，其中所述基于三蝶烯的梯形聚合物具有以下结构：
5.如权利要求1所述的组合物，其中所述基于三蝶烯的梯形聚合物具有以下结构：
6.如权利要求1所述的组合物，其中所述基于三蝶烯的梯形聚合物具有以下结构：
7.一种组合物，其包含由以下结构描述的单体：
其中Ar是取代或未取代的芳族部分，其中R1和R2各自独立地选自由以下组成
的群组：氢、取代或未取代的直链或分支链烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取
代的杂芳基以及取代或未取代的苯基，并且其中X是卤素。
8.如权利要求7所述的组合物，其中所述取代或未取代的芳族部分选自由以下组成
的群组：取代或未取代的苯基。
9.如权利要求7所述的组合物，其中R1和R2各自独立地是烷基。
10.一种制备单体的方法，其包括：
其中Ar是取代或未取代的芳族部分，其中R1和R2各自独立地选自由以下组成
的群组：氢、取代或未取代的直链或分支链烷基、取代或未取代的芳基、取代或未取
代的杂芳基以及取代或未取代的苯基，其中：步骤(i)包括氨茴酸或取代的氨茴酸的重
氮盐、1,2-环氧丙烷、CH2Cl2，回流；步骤(ii)包括0.25MHNO3、AcOH和CH2Cl2(1:1,v:v)；步骤(iii)包括4,5-二氟-1,2-二氨基苯、乙醇，回流；并且步骤(iv)包括BBr3、
CH...

【专利技术属性】
技术研发人员：英戈·品诺，贝德·加尼姆，拉贾·斯维登，
申请(专利权)人：阿卜杜拉国王科技大学，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA