一种聚乙撑二氧噻吩磺酸钠盐的生物催化合成方法技术

本发明专利技术公开了一种聚乙撑二氧噻吩磺酸钠盐的生物催化合成方法，其特征在于：首先合成水溶性单体3,4‑乙撑二氧噻吩2＇‑甲氧基丁基磺酸盐，然后利用水溶性单体3,4‑乙撑二氧噻吩2＇‑甲氧基丁基磺酸盐通过生物酶催化合成水溶性聚乙撑二氧噻吩磺酸盐化合物聚3,4‑乙撑二氧噻吩2＇‑甲氧基丁基磺酸盐。本发明专利技术得到的聚乙撑二氧噻吩磺酸钠盐，能够直接溶于水中，不需要任何掺杂剂；相比于现有商品化聚乙撑二氧噻吩溶液，本法制得的产品可以包装成固态商品，便于存储运输，同时用户可方便配制不同浓度的溶液；反应条件温和，在室温或者更低的温度下就能催化反应的进行，催化剂使用后可被降解，是环境友好的催化剂。

【技术实现步骤摘要】
一种聚乙撑二氧噻吩磺酸钠盐的生物催化合成方法
本专利技术属于有机合成
，涉及一种水溶性聚乙撑二氧噻吩合成方法，特别是一种具有良好水溶性的聚3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸钠盐的生物催化合成方法。
技术介绍
聚乙撑二氧噻吩(PEDOT)具有良好的导电性和稳定性，已成为导电高分子研究的热点，在金属防腐、制备有机发光二极管、制备有机太阳能电池、电化学电容器、生物传感器等领域有重要的应用。但是由于刚性PEDOT主链的共轭作用，使其难以通过溶解或者溶融的方法加工成膜，目前一般的解决方法是通过向聚合体系中加入一种水溶性的聚电解质——聚苯乙烯磺酸(PSS)作为平衡电荷的掺杂剂而得到解决。用这种方法得到的商品化的PEDOT/PSS复合物是水溶性的，具有很好的成膜性，但是加入的PSS使PEDOT导电率下降，同时这种商品包装是溶液态的，在不易储存运输，也不易按照用户的需求配制不同浓度的溶液。另一方面，在传统的合成聚噻吩衍生物的方法中，一般采用无机金属催化剂，如镍、钯等金属催化剂合成。然而无机金属催化剂制作成本高，催化反应条件苛刻，使用后无法降解，对环境不友好，不符合当今绿色环保的时代要求。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是提供一种水溶性聚乙撑二氧噻吩的生物催化合成方法，以得到的聚3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺钠酸盐是固体形态，能够很好的溶解于水中。本专利技术的另一个目的是解决传统的合成聚噻吩衍生物的方法中，无机金属催化剂制作成本高，催化反应条件苛刻，使用后无法降解，对环境不友好的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种聚乙撑二氧噻吩磺酸钠盐的生物催化合成方法，首先合成水溶性单体3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸盐，然后利用水溶性单体3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸盐通过生物酶催化合成水溶性聚乙撑二氧噻吩磺酸盐化合物聚3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸盐。所述水溶性单体3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸盐的合成方法为：以3,4-乙撑二氧噻吩2＇-乙醇为反应物，氢化钠为还原剂，1,4-丁基磺酸内酯为磺化试剂，甲苯为溶剂；反应条件为氮气保护室温下反应；反应的方程式为：所述水溶性单体3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸盐的具体合成方法为：由氢化钠和甲苯配置成悬浊液；在氮气保护下，将化合物3,4-乙撑二氧噻吩2＇-乙醇加入到悬浊液中，加热回流1h；再通过滴液漏斗将配制好的1,4-丁基磺酸内酯与甲苯的溶液，缓慢加入，并继续加热回流2h；冷却后，在剧烈搅拌下加入丙酮；所得悬浊液在氮气保护下，用细孔玻璃漏斗过滤，用丙酮洗涤；在100℃下真空干燥下得到米黄色粉末状产物单体3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸钠盐。由水溶性单体3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸盐生物酶催化合成水溶性聚乙撑二氧噻吩磺酸盐化合物聚3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸盐的方法为：以水溶性单体3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸盐为反应物；以氧化还原酶为催化剂；以过氧化氢为氧化剂；在水相体系的环境下聚合，单体聚合生成可溶性的聚3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸盐；反应的方程式为：优选的，所述氧化还原酶为辣根过氧化物酶。优选的，所述水相体系为去离子水溶液的环境。所述聚3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸盐的具体合成方法为：在室温下配制3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸钠盐的水溶液，用浓度为1mol/L的盐酸调节混合水溶液的pH值为2-4，将搅拌好的混合水溶液浸在0-25℃温度范围的水浴中，一边搅拌一边加入浓度为3mg/mL的辣根过氧化物酶水溶液，再用微量注射器每十分钟量取40μL质量百分数为30％的过氧化氢水溶液加入到反应体系中，聚合反应开始，加入过氧化氢的量使得3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸钠盐和过氧化氢的摩尔比为1:1，持续搅拌聚合反应48-72小时，出现黑色溶液，将得到的溶液用渗透膜进行透析，得到聚3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸钠盐的均一、稳定的溶液；真空干燥后得聚3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸钠盐黑色固体。有益效果：由于采用了上述方案，在乙撑二氧噻吩侧链上引入水溶性磺酸基团，增加了聚乙撑二氧噻吩的水溶解性，从而合成得到一种水溶性的聚3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸钠盐聚合物，这种聚合物能够很好溶解于水、乙醇等亲水性溶剂，很大程度上能够满足噻吩的不同溶液加工的需要；得到水溶性聚乙撑二氧噻吩是固体形态，可以制作成固体形态的商品，非常有利于储存和运输；在单体聚合反应中使用生物酶催化剂，生物酶催化剂催化聚合反应条件温和，不需要极端的pH值和温度，在室温或者更低的温度下就能催化反应的进行，使用后可被降解，是环境友好的催化剂，符合当今绿色环保的时代要求。另外，本专利技术的方法中，反应条件温和，在室温或者更低的温度下就能催化反应的进行，催化剂使用后可被降解，是环境友好的催化剂，符合当今绿色环保的时代要求；聚乙撑二氧噻吩产品中不含PSS掺杂剂，可以直接溶于水中；相比于现有商品化的PEDOT/PSS溶液，本专利技术的方法制得产物为固体形态，便于存储运输，同时用户可方便配制不同浓度的溶液。具体实施方式下面通过具体实施例详述本专利技术，然而，本专利技术不限于下述的实施例。本专利技术中，3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸钠盐的化学名称简写为EDOT-S，过氧化氢的化学名称简写为H2O2，聚3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸钠盐的化学名称简写为PEDOT-S，辣根过氧化物酶的化学名称简写为HRP。本专利技术首先合成水溶性EDOT-S单体，然后利用水溶性单体EDOT-S通过生物酶催化合成水溶性聚乙撑二氧噻吩磺酸钠盐化合物PEDOT-S，具体方法如下：该水溶性EDOT-S的合成方法为：以3,4-乙撑二氧噻吩2＇-乙醇为反应物，氢化钠为还原剂，1,4-丁基磺酸内酯为磺化试剂，甲苯为溶剂；反应条件为氮气保护室温下反应；反应的方程式为：具体合成方法为：由氢化钠和甲苯配置成悬浊液；在氮气保护下，将3,4-乙撑二氧噻吩2＇-乙醇加入到悬浊液中，加热回流1h；再通过滴液漏斗将配制好的1,4-丁基磺酸内酯与甲苯的溶液，缓慢加入，并继续加热回流2h；冷却后，在剧烈搅拌下加入丙酮；所得悬浊液在氮气保护下，用细孔玻璃漏斗过滤，用丙酮洗涤；在100℃下真空干燥下得到米黄色粉末状产物单体EDOT-S。由上述单体经生物酶催化聚合而生成的PEDOT-S的合成方法：以EDOT-S为反应物；以HRP为催化剂；以H2O2为氧化剂；在水相体系的环境下聚合，单体聚合生成可溶性的PEDOT-S；水相体系为去离子水溶液的环境；反应的方程式为：具体合成方法为：在室温下配制用EDOT-S的水溶液，用浓度为1mol/L的盐酸调节混合水溶液的pH值为2-4，将搅拌好的混合水溶液浸在0-25℃温度范围的水浴中，一边搅拌一边加入浓度为3mg/mL的HRP水溶液，再用微量注射器每十分钟量取40μL质量百分数为30％的H2O2水溶液加入到反应体系中，聚合反应开始，加入H2O2的量使得EDOT-S和H2O2的摩尔比为1:1，持续搅拌聚合反应48-72小时，出现黑色溶液，将得到的溶液用渗透膜进行透析，得到PEDOT-S的均一、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚乙撑二氧噻吩磺酸钠盐的生物催化合成方法，其特征在于：首先合成水溶性单体3,4‑乙撑二氧噻吩2＇‑甲氧基丁基磺酸盐，然后利用水溶性单体3,4‑乙撑二氧噻吩2＇‑甲氧基丁基磺酸盐通过生物酶催化合成水溶性聚乙撑二氧噻吩磺酸盐化合物聚3,4‑乙撑二氧噻吩2＇‑甲氧基丁基磺酸盐。

【技术特征摘要】
1.一种聚乙撑二氧噻吩磺酸钠盐的生物催化合成方法，其特征在于：首先合成水溶性单体3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸盐，然后利用水溶性单体3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸盐通过生物酶催化合成水溶性聚乙撑二氧噻吩磺酸盐化合物聚3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸盐。2.根据权利要求1所述的聚乙撑二氧噻吩磺酸钠盐的生物催化合成方法，其特征在于：所述水溶性单体3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸盐的合成方法为：以3,4-乙撑二氧噻吩2＇-乙醇为反应物，氢化钠为还原剂，1,4-丁基磺酸内酯为磺化试剂，甲苯为溶剂；反应条件为氮气保护室温下反应；反应的方程式为：3.根据权利要求2所述的聚乙撑二氧噻吩磺酸钠盐的生物催化合成方法，其特征在于：所述水溶性单体3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸盐的具体合成方法为：由氢化钠和甲苯配置成悬浊液；在氮气保护下，将化合物3,4-乙撑二氧噻吩2＇-乙醇加入到悬浊液中，加热回流1h；再通过滴液漏斗将配制好的1,4-丁基磺酸内酯与甲苯的溶液，缓慢加入，并继续加热回流2h；冷却后，在剧烈搅拌下加入丙酮；所得悬浊液在氮气保护下，用细孔玻璃漏斗过滤，用丙酮洗涤；在100℃下真空干燥下得到米黄色粉末状产物单体3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸钠盐。4.根据权利要求1所述的聚乙撑二氧噻吩磺酸钠盐的生物催化合成方法，其特征在于：由水溶性单体3,4-乙撑二氧噻吩2＇-甲氧基丁基磺酸盐生物酶催化合成水溶性聚乙撑二氧噻吩磺酸盐化合...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵云，周赫元，倪中海，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32