基于四苯基苯的异构共价有机框架材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了基于四苯基苯的异构共价有机框架材料及制备方法，其中的一种基于四苯基苯的异构共价有机框架材料用式(III)；本发明专利技术的基于四苯基苯的异构共价有机框架材料p

【技术实现步骤摘要】
基于四苯基苯的异构共价有机框架材料及制备方法


[0001]本专利技术属于高分子有机多孔材料领域，特别是涉及基于四苯基苯的异构共价有机框架材料p-TPB-COF-H、p-TPB-COF-M及制备方法。

技术介绍

[0002]同分异构现象是化学领域中非常有意思的一种现象，指的是物质具有相同分子式但是具有不同的结构和性质。此现象在药物分子，多孔有机分子笼，无机纳米簇以及金属有机框架材料(MOFs)领域较为常见，而且这些同分异构体的性质往往相差很大。同分异构体的形成与很多因素有关，以金属有机框架材料为例，有机配体的种类、合成溶剂的差异、金属离子的改变以及合成方式的不同都有可能导致异构体的出现，但是目前所报道的这些同分异构体很多是以混相的状态出现的，如何定向合成某种特定结构的异构体仍然是一个难题。
[0003]共价有机框架(Covalent organic frameworks,COFs)是一类新兴的晶态有机多孔材料，其固有的多孔性和规整的有序孔道结构使得这类材料在光催化、气体的存储与分离、有机污染物的吸附与分离，药物缓释等方面有着潜在的应用价值，在近些年得到了学术界的广泛研究和关注。但是异构现象在COFs领域却极为罕见，这可能与传统COFs使用两种或者是三种单体在特定溶剂条件下共缩聚制备密切相关。特定的溶剂体系可能限制了COFs在形成有序结构时的选择性，因此即使两种共缩聚单体有可能形成异构的框架结构，但是在溶剂条件的制约下往往只能得到一种拓扑结构的框架材料。最近报道的系列A2B2型双官能团单体在构筑COFs时具有较低的溶剂依赖性和良好的再现性，这些因素可能对构筑异构COFs有利。并且目前为止尚未有使用异构的A2B2型单体构筑异构的COFs材料的相关报道。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供合成基于四苯基苯的异构共价有机框架材料的单体1,4-二(4-甲酰基苯基)-2,5-二(4-氨基苯基)苯。
[0005]本专利技术的第二个目的是提供1,4-二(4-甲酰基苯基)-2,5-二(4-氨基苯基)苯的制备方法。
[0006]本专利技术的第三个目的是提供一种基于四苯基苯的异构共价有机框架材料。
[0007]本专利技术的第四个目的是提供一种基于四苯基苯的异构共价有机框架材料的制备方法。
[0008]本专利技术的第五个目的是提供另一种基于四苯基苯的异构共价有机框架材料。
[0009]本专利技术的第六个目的是提供另一种基于四苯基苯的异构共价有机框架材料的制备方法。
[0010]本专利技术的技术方案概述如下：
[0011]1,4-二(4-甲酰基苯基)-2,5-二(4-氨基苯基)苯，其结构如式(II)所示，简称：p-TPB：
[0012][0013][0014]1,4-二(4-甲酰基苯基)-2,5-二(4-氨基苯基)苯的制备方法，包括如下步骤：
[0015]1)将1,4-二溴-2,5-二碘苯和4-甲酰基苯硼酸，在混合溶剂中，通过钯催化剂催化的铃木偶联反应得到1,4-二溴-2,5-(4-甲酰基苯基)苯(I)；
[0016]2)将1,4-二溴-2,5-(4-甲酰基苯基)苯(I)和4-氨基苯硼酸频哪醇酯，通过钯催化剂催化的铃木偶联反应，得到1,4-二(4-甲酰基苯基)-2,5-二(4-氨基苯基)苯(II)，简称p-TPB；反应式如下：
[0017][0018]混合溶剂优选为体积比为3:1的甲苯和乙醇。
[0019]钯催化剂为四三苯基膦钯或双三苯基膦二氯化钯。
[0020]一种基于四苯基苯的异构共价有机框架材料，用式(III)所示，简称p-TPB-COF-H；
[0021][0022]一种基于四苯基苯的异构共价有机框架材料的制备方法，包括如下步骤：将p-TPB溶解于四氢呋喃中，加入乙酸水溶液作催化剂，混匀，在回流条件下，反应，得到一种基于四
苯基苯的异构共价有机框架材料，如式(III)所示，简称p-TPB-COF-H；
[0023]反应式如下：
[0024][0025]另一种基于四苯基苯的异构共价有机框架材料，用式(IV)所示，简称p-TPB-COF-M：
[0026][0027]另一种基于四苯基苯的异构共价有机框架材料的制备方法，包括如下步骤：按23.5mg：1mL的比例，将p-TPB分散于正丁醇中，得到分散液，加入乙酸水溶液作催化剂，混匀，在回流条件下，反应，得到一种基于四苯基苯的异构共价有机框架材料，如(IV)所示，简称p-TPB-COF-M；
[0028]反应式如下：
[0029][0030]本专利技术的优点：
[0031]本专利技术的基于四苯基苯的异构共价有机框架材料p-TPB-COF-H和p-TPB-COF-M可以由相同单体1,4-二(4-甲酰基苯基)-2,5-二(4-氨基苯基)苯通过溶剂的调控成功构筑，为异构COFs的设计合成提供了新思路，此外本专利技术也提供了基于四苯基苯的异构共价有机框架材料的制备方法，分别用于维生素B
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的选择性吸附和水蒸气吸附。
附图说明
[0032]图1为化合物II的核磁氢谱图。
[0033]图2a为聚合物III的X-射线粉末衍射图,图2b为聚合物IV的X-射线粉末衍射图。
[0034]图3a为聚合物III的固体核磁
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C谱图，图3b为聚合物IV的固体核磁
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C谱图。
[0035]图4为化合物II,以及聚合物III和IV的红外光谱图。
[0036]图5为聚合物III对维生素B
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的吸附。
[0037]图6为聚合物IV对水蒸气的吸附。
具体实施方式
[0038]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0039]实施例1
[0040]1,4-二(4-甲酰基苯基)-2,5-二(4-氨基苯基)苯的制备方法，包括如下步骤：
[0041]1)称取4.0g(8.2mmol)1,4-二溴-2,5-二碘苯和3.1g(20.6mmol)4-甲酰基苯硼酸，0.4g(0.32mmol)四三苯基膦钯作催化剂和4.0g(29.5mmol)碳酸钾于500mL两口瓶，放入磁子，加入脱气的甲苯和乙醇(体积比3:1)混合溶剂160mL和水1mL，再冷冻脱气三次，然后在氩气保护条件下95℃油浴反应36h，冷却至室温后，将反应液真空浓缩，然后用二氯甲烷萃取，有机相用无水硫酸镁干燥后旋干，过柱层析得到白色固体粉末1,4-二溴-2,5-(4-甲酰基苯基)苯I(2.5g，产率69％)；(钯催化剂催化的铃木偶联反应要在惰性气体保护环境，碱以及水的存在的条件下发生)
[0042]2)称取1.2g(2.7mmol)1,4-二溴-2,5-(4-甲酰基苯基)苯I，1.6g(8.2mmol)4-氨基苯硼酸频哪醇酯，0.15g(0.125mmol)四三苯基膦钯催化剂，3.0g(26mmol)碳酸钾于100mL两口瓶，然后加入脱气的二氧六环4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.1,4-二(4-甲酰基苯基)-2,5-二(4-氨基苯基)苯，其结构如式(II)所示，简称：p-TPB：2.权利要求1的1,4-二(4-甲酰基苯基)-2,5-二(4-氨基苯基)苯的制备方法，其特征是包括如下步骤：1)将1,4-二溴-2,5-二碘苯和4-甲酰基苯硼酸，在混合溶剂中，通过钯催化剂催化的铃木偶联反应得到1,4-二溴-2,5-(4-甲酰基苯基)苯(I)；2)将1,4-二溴-2,5-(4-甲酰基苯基)苯(I)和4-氨基苯硼酸频哪醇酯，通过钯催化剂催化的铃木偶联反应，得到1,4-二(4-甲酰基苯基)-2,5-二(4-氨基苯基)苯(II)，简称p-TPB；反应式如下：3.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述混合溶剂为体积比为3:1的甲苯和乙醇。4.根据权利要求2所述的方法，其特征是所述钯催化剂为四三苯基膦钯或双三苯基膦二氯化钯。5.一种基于四苯基苯的异构共价有机框架...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈龙，李玉森，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：