一种具有良好导电性的手性多孔聚合物及其制备方法和应用

本发明属于功能材料领域，具体涉及到一种具有良好导电性的手性多孔聚合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、多孔有机聚合物已经成为多孔材料领域的重要组成部分，它具有可设计、易功能化、高比表面积、低密度、优异的稳定性以及均一的孔径等特点，吸引了众多研究人员的兴趣。其可以通过丰富的有机合成策略被制备，促使许多具有特定功能的连接的形成，这促进了大量以结构与功能为导向的新型的多孔有机聚合物的涌现。从宏观上来看，相比其他多孔材料，多孔有机聚合物具有两个主要优势：固有空隙率和共价键连接。尤其是高能共价键连接是多孔有机聚合物区别于其他多孔材料的重要标志。从结构的有序性来看，目前已报道的多孔有机聚合物大致可以被归类为结晶性和无定形两类。前者主要是共价有机骨架和结晶性的共价三嗪骨架；后者主要包括共轭微孔聚合物、超交联聚合物、固有微孔聚合物、多孔芳香聚合物和无定形的共价三嗪骨架。

2、在众多已制备的有机多孔聚合物中，同时具有手性和良好的导电性的材料还比较少见。这是由于对功能有机多孔聚合物要求的性质越多，无疑会极大地增加其制备难度。因此，设计一个新的思路用于制备具有良好导电能力的手性多孔聚合物就显得迫在眉睫，这将有助于开发这种材料作为电化学传感器用于手性识别的潜力。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种具有良好导电性的手性多孔聚合物及其制备方法和应用，具体如下：

2、本发明提供了一种具有良好导电性的手性多孔聚合物具有如下所示结构：

3、

4、其中，手性多孔聚合物(i)和(ii)分别为(1s,2s)-和(1r,2r)-构型。

5、本发明还提供了上述聚合物的制备方法，包括以下步骤：

6、1.多孔聚合物(i)

7、(1)分别称取1,3,5-三(溴甲基)苯和4-醛基吡啶于耐压管中，氮气保护下加入n,n-二甲基甲酰胺作为溶剂，磁力搅拌，加热，反应完成后，冷却至室温，加入过量的乙酸乙酯进行重结晶，有黄色固体析出，抽滤，继续用乙酸乙酯洗涤，真空干燥，得三价离子盐；

8、(2)分别称取步骤(1)制备的三价离子盐和(1s,2s)-环己烷-1,2-二胺于耐压管中，氮气保护下加入四氢呋喃、乙酸水溶液，将耐压管置于液氮中，半小时后，加热，有红色固体析出，反应完成后，冷却至室温，抽滤，继续用四氢呋喃洗涤，真空干燥，得(s)-型手性多孔聚合物；

9、2.多孔聚合物(ii)

10、(1)同多孔聚合物(i)的合成(1)；

11、(2)分别称取步骤(1)制备的三价离子盐和(1r,2r)-环己烷-1,2-二胺于耐压管中，氮气保护下加入四氢呋喃、乙酸水溶液，将耐压管置于液氮中，半小时后，加热，有红色固体析出，反应完成后，冷却至室温，抽滤，继续用四氢呋喃洗涤，真空干燥，得(r)-型手性多孔聚合物。

12、制备步骤反应方程式如下：

13、

14、进一步地，多孔聚合物(i)和多孔聚合物(ii)合成步骤(1)中所述1,3,5-三(溴甲基)苯和4-醛基吡啶的摩尔比为1：4.5-6.0；1,3,5-三(溴甲基)苯溶于n,n-二甲基甲酰胺的浓度为0.01-0.05mol/l。

15、进一步地，多孔聚合物(i)和多孔聚合物(ii)合成步骤(1)中所述磁力搅拌速度为150～200r/min，反应温度为75-80℃，重结晶所用乙酸乙酯的体积与1,3,5-三(溴甲基)苯的质量比为10-15ml：50mg。

16、进一步地，多孔聚合物(i)合成步骤(2)中所述三价离子盐和(1s,2s)-环己烷-1,2-二胺的摩尔比为1：1.5-1.6，乙酸水溶液的浓度为3mol/l，三价离子盐溶于四氢呋喃的浓度为0.01-0.05mol/l，四氢呋喃和乙酸水溶液的体积比为50：1-2。

17、进一步地，多孔聚合物(i)合成步骤(2)中所述反应温度为115-125℃，洗涤所用四氢呋喃体积与三价离子盐质量比为20-30ml：50mg。

18、进一步地，多孔聚合物(ii)合成步骤(2)中所述三价离子盐和(1r,2r)-环己烷-1,2-二胺的摩尔比为1：1.5-1.6，乙酸水溶液的浓度为3mol/l，三价离子盐溶于四氢呋喃的浓度为0.01-0.05mol/l，四氢呋喃和乙酸水溶液的体积比为50：1-2。

19、进一步地，多孔聚合物(ii)合成步骤(2)中所述反应温度为115-125℃，洗涤所用四氢呋喃体积与三价离子盐质量比为20-30ml：50mg。

20、此外，本发明还提供了上述聚合物的用途：一种具有良好导电性的手性多孔聚合物作为电化学传感器用于色氨酸的手性识别，具体内容如下：

21、将上述制备的(s)-型手性多孔聚合物或(r)-型手性多孔聚合物溶于乙醇，滴加到电极表面，静置晾干,制备成电极材料。配制一定浓度的色氨酸水溶液，使用制备的电极材料进行电化学差分脉冲伏安法测试，得到待测手性化合物的手性信号。

22、有益效果：

23、本发明提供了一种具有良好导电性的手性多孔聚合物的制备方法和应用，具有合成摩尔收率高、阻抗小、高比表面积等优点，这种多孔聚合物同时具有手性和良好的导电性，可作为功能性导电材料用于电化学传感等方面。

技术特征：

1.一种具有良好导电性的手性多孔聚合物，其特征在于，具有如下所示结构：

2.一种如权利要求1所述的具有良好导电性的手性多孔聚合物的制备方法，其特征在于，所述多孔聚合物(i)的制备方法包括以下两个步骤：

3.一种如权利要求1所述的具有良好导电性的手性多孔聚合物的制备方法，其特征在于，所述多孔聚合物(ii)的制备方法包括以下两个步骤：

4.如权利要求2或3所述一种具有良好导电性的手性多孔聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中1,3,5-三(溴甲基)苯和4-醛基吡啶的摩尔比为1：4.5-6.0；1,3,5-三(溴甲基)苯溶于n,n-二甲基甲酰胺的浓度为0.01-0.05mol/l。

5.如权利要求2或3所述一种具有良好导电性的手性多孔聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中磁力搅拌速度为150～200r/min，反应温度为75-80℃，重结晶所用乙酸乙酯的体积与1,3,5-三(溴甲基)苯的质量比为10-15ml：50mg。

6.如权利要求2所述一种具有良好导电性的手性多孔聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中三价离子盐和(1s,2s)-环己烷-1,2-二胺的摩尔比为1：1.5-1.6，乙酸水溶的浓度为3mol/l，三价离子盐溶于四氢呋喃的浓度为0.01-0.05mol/l，四氢呋喃和乙酸水溶液的体积比为50：1-2。

7.一种如权利要求2所述一种具有良好导电性的手性多孔聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中所述反应温度为115-125℃，洗涤所用四氢呋喃体积与三价离子盐质量比为20-30ml：50mg。

8.一种如权利要求3所述一种具有良好导电性的手性多孔聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中三价离子盐和(1r,2r)-环己烷-1,2-二胺的摩尔比为1：1.5-1.6，乙酸水溶的浓度为3mol/l，三价离子盐溶于四氢呋喃的浓度为0.01-0.05mol/l，四氢呋喃和乙酸水溶液的体积比为50：1-2。

9.一种如权利要求3所述一种具有良好导电性的手性多孔聚合物的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中反应温度为115-125℃，洗涤所用四氢呋喃体积与三价离子盐质量比为20-30ml：50mg。

10.一种如权利要求1所述的具有良好导电性的手性多孔聚合物作为电化学传感器用于色氨酸的手性识别，其特征在于，包括以下步骤：将上述制备的(s)-型手性多孔聚合物或(r)-型手性多孔聚合物溶于乙醇，滴加到电极表面，静置晾干，制备得电极材料，分别配制一定浓度的l-色氨酸水溶液和d-色氨酸水溶液，使用制备的电极材料进行电化学差分脉冲伏安法测试，得到待测手性化合物的手性信号。

技术总结
本发明提供了一种具有良好导电性的手性多孔聚合物及其制备方法和应用。制备方法包括：1.使用1,3,5‑三(溴甲基)苯和4‑醛基吡啶制备三价离子盐。2.分别使用(1S,2S)‑环己烷‑1,2‑二胺和(1R,2R)‑环己烷‑1,2‑二胺与三价离子盐合成(S)‑型手性多孔聚合物与(R)‑型手性多孔聚合物。该聚合物具有良好导电性，可作为电化学传感器用于色氨酸的手性识别。

技术研发人员：吴大同,赵磊
受保护的技术使用者：常州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15