[发明专利]基于对称性酰亚胺二酸的旋光性聚酯酰亚胺及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及具有光学活性的聚合物，尤其是一类含氨基酸手性源、具有良好溶解性能的基于对称性酰亚胺二酸的旋光性聚酯酰亚胺及其制备方法。

背景技术

具有光学活性的高分子(又称旋光性聚合物)是上世纪五十年代中期发展起来的一类新型功能高分子材料。从结构上看，旋光性聚合物通常含有带手性原子的基团而具有构型上的特异性，这种结构上的特点赋予了聚合物材料旋光性能，即可以使通过它的偏振光发生偏转。在人工合成领域，旋光性聚合物已经在手性识别和对映体拆分方面得到广泛应用，并在手性催化剂、液晶、生物医药、光学开关和非线性光学等领域展现出良好的应用前景。随着材料科学的飞速发展，设计合成具有新型结构的聚合物，并研究其独特的性质和功能已成为当今高分子科学领域研究的热点。

具有光学活性聚酯酰亚胺是一类新型的功能高分子材料，其分子链既含酯键，又含酰亚胺键，综合了聚酯和聚酰亚胺优异的机械和耐热性能；其旋光性更使其在手性分离柱、手性催化剂等众多领域具有良好的应用前景。该光学活性聚酯酰亚胺的另一个突出优点是：其主链和侧链基团的化学结构可调节性较大，可通过分子结构的设计，不同种类氨基酸的引入，合成出具有符合更广泛应用要求的良好耐热性和可溶性、有一定光学活性的新型聚酯酰亚胺。作为新型的旋光性功能高分子，旋光性聚酯酰亚胺有着诱人的科学价值和良好的开发应用前景。

发明内容

本发明的目的是通过对聚合物分子结构的设计以及手性氨基酸单体的合理选择，提供一种新型的基于对称性酰亚胺二酸的旋光性聚酯酰亚胺，其热稳定性优异，且具有优异的可加工性和光学活性。

本发明的另一个目的是提供一种基于对称性酰亚胺二酸的旋光性聚酯酰亚胺的制备方法，其合成步骤简单、反应条件温和、结构性能可控。

本发明还有一个目的是提供上述聚合物在制备手性识别和对映体拆分、手性催化剂、液晶、生物医药、光学开关或非线性光学产品等领域的应用。

本发明的目的是这样实现的：一种基于对称性酰亚胺二酸的旋光性聚酯酰亚胺，其结构通式为：

式中X∶Y∶Z为0.9∶0.9∶02～1∶1∶8。

一种新型基于对称性酰亚胺二酸的旋光性聚酯酰亚胺的制备方法，由含氨基酸手性源的对称性酰亚胺二羧酸、芳香二元酚及羟基酸作为单体通过溶液直接缩聚法合成。

本发明通过在聚合物分子结构中引入含手性氨基酸基元的对称性酰亚胺二酸单体，在保持聚合物优异热稳定性的基础上，获得具有优异可加工性、一定光学活性的聚合物。本发明的聚合物具有旋光性，比旋光度在-1～-10°.cm³.dm^-1.g^-1；同时具有良好的溶解性，可溶于多数极性溶剂如N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)、二甲基亚砜(DMSO)等，同时可部分溶于一些中极性溶剂如氯仿(CHCl₃)、二氯甲烷(CH₂Cl₂)、吡啶(Py)、四氢呋喃(THF)，在制备手性识别和对映体拆分、手性催化剂、液晶、生物医药、光学开关和非线性光学等领域产品上展现出良好的应用前景。

具体实施方式

本发明所使用单体分别为含氨基酸手性源的对称性酰亚胺二酸单体、羟基酸和一种或一种以上的具有芳香结构的二元酚单体。含氨基酸手性源对称性酰亚胺二羧酸的摩尔百分比为10～45％，芳香二元酚的摩尔百分比为10～45％，羟基酸的摩尔百分比为10～80％。所述的含手性氨基酸对称性酰亚胺二羧酸单体与芳香二元酚单体的投料摩尔比为0.98∶1～1.02∶1。

其中：

(1)含氨基酸手性源的对称性酰亚胺二酸单体的结构式如下：

其中R₁选自下列结构式中的任何一种

Ar选自下列结构式中的任何一种：

其中，R₄～R₂₇分别为氢，苯环，羧酸根、羟基、氰基、甲氧基、酯基、碳原子数为1～4的烷基或烯丙基，且可以含有氮、氧、硫、卤素，R₂₈选自下述基团中的一种或两种以上：-CO-、-O-、-S-、-SO₂-、-CH₂-、-C(CH₃)₂-、-C(CF₃)₂-、-O-R₂₉-O-、

其中R₂₉为下述结构式中的任何-种：