含1,3,4-噁二唑环和Schiff碱结构共轭聚合物的合成以及芳酰基氰化物的绿色合成

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本论文分两个部分:第一部分:含1,3,4-噁二唑环和schiff碱结构的共轭聚合物的合成共轭聚合物因具有一系列独特的物理化学性能,已广泛应用于发光二极管(LED)和发光电池等功能材料和分子器件研究领域,但到目前为止,已合成的大部分作为发光材料的共轭聚合物由于其电子亲和势较弱而以空穴为主要载流子,为了达到正、负载流子平衡,从而提高发光效率,应当相应的有以传输电子为主的发光材料分子。1,3,4-噁二唑(OXD)及其衍生物有较强的电子亲和势,具有电子传输功能,是荧光性很强的一类化合物,从而引起了人们的极大兴趣,将OXD环系引入不同的高分子中,制成电子传输、发光、空穴传输一体的高分子发光材料将是一个很有价值的研究课题。文献中报道了一些含OXD环共轭聚合物的合成方法,常见的方法主要是利用二酸或二酰氯和肼或者酰肼进行缩聚,然后利用不同的环合剂脱水生成OXD环。该方法相对较容易实现,但最大的不足是在成环的过程中无法避免由于侧链的影响或者聚合过程中交联现象的发生使环化不能够进行完全。为此我们采用预先合成包含OXD环的单体,然后和另外一类单体——芳香二醛进行缩聚反应形成Schiff碱型的共轭聚合物。该方法尚未见文献报道,笔者利用该方法成功地合成了八种共轭聚合物并对其结构和性质用红外光谱、紫外吸收光谱、荧光发射光谱、热重分析等进行了表征,并对波谱数据进行了分析。首先利用对氨基苯甲酸和水合肼在多聚磷酸存在的条件下合成了含OXD环的单体2,5-二(4’-氨基苯基)-1,3,4-噁二唑(M0);其次,分别利用氯化苄为原料合成了单体对苯二甲醛(M1);利用联苯为原料合成了单体4,4’-联苯二甲醛(M2);利用对溴甲苯和对羟基苯甲醛为原料合成了单体4,4’-二甲酰基二苯醚(M3);利用对苯二酚为原料分别合成了2,5-二丁氧基-1,4-苯二甲醛(M4)和2,5-二乙氧基-1,4-苯二甲醛(M5);以咔唑为原料分别合成了3,6-二甲酰基-N-乙基咔唑(M6)、3,6-二甲酰基-N-丁基咔唑(M7)和3,6-二甲酰基-N-己基咔唑(M8);然后利用单体M0分别和单体M1~M8在一定条件下缩合得到八种新的包含噁二唑的Schiff碱共轭聚合物,它们分别是:聚[2,5-二(4’-氨基苯基)-1,3,4-噁二唑对苯二甲醛](P1)、聚[2,5-二(4’-氨基苯基)-1,3,4-噁二唑-4,4’-联苯二甲醛](P2)、聚[2,5-二(4’-氨基苯基)-1,3,4-噁二唑-4,4’-二甲酰基二苯醚](P3)、聚[2,5-二(4’-氨基苯基)-1,3,4-噁二唑-2,5-二丁氧基-1,4-苯二甲醛](P4)、聚[2,5-二(4’-氨基苯基)-1,3,4-噁二唑-2,5-二乙氧基-1,4-苯二甲醛](P5)、聚[2,5-二(4’-氨基苯基)-1,3,4-噁二唑-3,6-二甲酰基-N-乙基咔唑](P6)、聚[2,5-二(4’-氨基苯基)-1,3,4-噁二唑-3,6-二甲酰基-N-丁基咔唑](P7)、聚[2,5-二(4’-氨基苯基)-1,3,4-噁二唑-3,6-二甲酰基-N-己基咔唑](P8)。所有的聚合物都表现出良好的热稳定性,它们的最低分解温度在260℃以上;聚合物的溶解性不同,P1,P2和P3几乎在普通有机溶剂中不溶解,P4和P5能够微溶于DMF,DMSO和THF中,P6,P7和P8则可以溶解在DMF,DMSO,THF,二氯甲烷,氯仿和丙酮等普通有机溶剂中。聚合物P4-P8的DMF溶液在紫外区有强吸收和强荧光发射(P1,P2和P3因不溶解而未能测定)。第二部分:芳酰基氰化物的绿色合成方法研究。酰基氰化物是一类重要的生物活性物质,在农业上有广泛的应用。又是一种重要的有机合成中间体,用它为原料可以合成如:α-酮酸,1-氨基-2-乙醇衍生物及其杂环衍生物等很多种重要的化合物。同时又是一种温和的选择性酰化试剂。因此,对该类化合物的合成,化学家从很早就开始了广泛深入的研究。传统合成方法中主要利用大量剧毒的金属氰化物作氰化源和使用昂贵的催化剂。因此,寻找一种安全、廉价的氰化源是非常重要的工作。亚铁氰化钾是一种廉价(工业废料)、无毒(和氯化钠相当)的含氰化合物,因此,用它作为氰化源有安全廉价、变废为宝、环境友好等优势。为了探索该类反应的可行性,我们利用苯甲酰氯转化为苯甲酰氰作为基础反应来探索该反应,通过正交实验法对不同溶剂、催化剂、添加剂等条件研究后,选择了在室温条件下,对亚铁氰化钾有一定溶解性的DMF作为反应溶剂,用性质稳定、无毒、廉价和使用方便的PEG400来作相转移催化剂,用AgI和KI作为主催化剂,同时使用过量干燥的粉状亚铁氰化钾为氰化源,成功地得到了苯甲酰氰。在相似的优化条件下,我们利用不同的芳酰氯和无水亚铁氰化钾反应成功地得到了相应的酰基氰化物。这种新的合成方法避免了传统合成法中使用有毒的金属氰化物而引起的环境污染,同时避免了使用昂贵的钯催化剂,是一种环境友好的绿色合成方法。
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