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基于异腈多组分反应构筑呋喃连接的聚合物

基于异腈多组分反应构筑呋喃连接的聚合物

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作者：金涵兰州大学

学位级别：硕士

聚合物的连接方式是其骨架的重要组成部分,对材料的性质有着重要的影响。然而,目前聚合物的连接方式种类不多、且不易于功能化,从而限制了该类材料在光、电、磁等领域的应用。呋喃结构具有很好的光电性能,但呋喃环对酸和光敏感,这导致... 详细信息

聚合物的连接方式是其骨架的重要组成部分,对材料的性质有着重要的影响。然而,目前聚合物的连接方式种类不多、且不易于功能化,从而限制了该类材料在光、电、磁等领域的应用。呋喃结构具有很好的光电性能,但呋喃环对酸和光敏感,这导致采用传统的合成方法很难合成呋喃连接的聚合物。多组分反应(Multicomponent Reactions,MCRs)可以通过简单的构筑基元一步构筑多官能团结构的化合物,具有操作简单性、原子经济性、结构多样性等特点。异腈参与的多组分反应表现出高的成键效率与多样化的官能团的优势,是合成杂环的有效策略。因此,本论文围绕异腈多组分反应构筑杂环连接的聚合物展开,分别构筑了两类呋喃连接的聚合物材料。主要内容总结为以下两个方面:一、基于异腈参与的多组分反应,我们构筑了四种不同结构的呋喃连接的共价有机框架材料(Covalent Organic Frameworks,COFs)。我们以萘醌作为功能基团,利用不同的异腈和醛单体合成了一系列的呋喃连接的COFs。为了进一步明确呋喃连接COFs的结构,我们对LZU-170进行了C的标记实验,借助固体核磁共振技术确认了材料呋喃结构的形成,但同时也发现材料的结构中含有部分亚胺结构。这部分工作利用异腈多组分反应构筑了新型呋喃连接的COFs,丰富了通过异腈参与的多组分反应构筑杂环连接的COFs的内容。二、我们将异腈多组分反应拓展到了聚合物的合成领域,制备了六种聚合物材料。通过前面的工作我们了解到异腈的热稳定性较差,得到的呋喃连接的COFs材料含有一定的亚胺结构。为了得到纯呋喃连接的聚合物材料,我们选择反应活性更高的烷基异腈作为构筑单元,希望通过加快反应速率来避免异腈的过多受热水解。我们通过对异腈、醛和功能组分进行拓展,得到了六种不同结构的聚合物材料,并通过固体核磁共振技术确认了呋喃结构的形成。其中,我们通过更换功能组分实现了对聚合物材料性质的改变。这部分工作拓展了异腈多组分反应构筑杂环连接的聚合物的反应类型,为构筑可控功能化的聚合物材料提供了一种新思路。

关键词：异腈多组分反应共价有机框架材料呋喃连接聚合物功能化

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