[发明专利]含有Cardo结构的化合物及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料领域，具体而言，涉及一种含有Cardo结构的化合物及其制备方法。

背景技术

聚酰亚胺材料具有突出的耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐辐射、高绝缘的特性，其无毒，热膨胀系数低，介电性能和机械性能优异，可以作为高温材料应用于航天器及火箭器件材料领域，也可以作为介电材料，在微电子器件中作为绝缘保护层。

虽然聚酰亚胺具有许多优异的性能，但由于它们所具有的刚性骨架和链之间强的相互作用，使得聚酰亚胺具有较高的玻璃化转变温度，及较差的溶解性能，同时成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供三种含有Cardo结构的化合物及其制备方法，这三种化合物都是新化合物，是首次发现并合成的含有Cardo结构的化合物，其结构具有高度对称性，可用于制备性能优良的聚合物。

本发明的另一目的在于提供一种含有Cardo结构的聚酰亚胺及其制备方法，这种聚酰亚胺的是一种新型的聚酰亚胺聚合物，且具有溶解性好、介电常数低、机械性能以及耐热稳定性优异的特性。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

一种如式(I)所示的含有Cardo结构的化合物。

一种如式(I)所示的含有Cardo结构的化合物的制备方法，其包括：

将4，5-二氮芴与4-卤代邻苯二甲腈在碱和相转移催化剂的存在下发生芳香亲和取代反应。

一种如式(II)所示的含有Cardo结构的化合物。

一种如式(II)所示的含有Cardo结构的化合物的制备方法，将式(I)化合物在酸或碱的存在下发生水解反应。

一种如式(III)所示的含有Cardo结构的化合物。

一种如式(III)所示的含有Cardo结构的化合物的制备方法，其包括：将式(II)化合物与乙酸酐在120～140℃下反应2～3d。

一种如式(IV)所示的含有Cardo结构的聚酰亚胺：

其中，Ar包括：

一种如式(IV)所示的含有Cardo结构的聚酰亚胺的制备方法，其包括：将式(III)化合物与芳香性二胺化合物在非质子偶极溶剂中发生亲和取代反应，其中芳香性二胺化合物包括：

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的三种化合物均为首次发现并合成的新化合物，其结构中均含有Cardo结构，且具有高度对称性，可用于制备性能优良的聚合物。这三种化合物的合成方法简单、反应收率高、产品纯度大。

由式(III)所示化合物进一步反应得到的式(IV)所示的聚酰亚胺，也含有Cardo结构，是一种新型的聚酰亚胺聚合物，其有如下特性：溶解性优良，可以溶于N,N-二甲基乙酰胺、N,N-二甲基甲酰胺等质子性溶剂；成膜性能优异，成膜条件简单且所得薄膜具有良好的柔韧性；其具有优越的力学性能和电性能，介电常数仅为1.78；此外，还具有优良的耐热及耐湿热氧化性能。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

本实施方式提供一种如式(I)所示的含有Cardo结构的化合物。

本实施方式还提供一种式(I)所示化合物的制备方法，其包括：

将4，5-二氮芴与4-卤代邻苯二甲腈在碱和相转移催化剂的存在下发生芳香亲和取代反应。

4-卤代邻苯二甲腈，包括4-氟邻苯二甲腈、4-氯邻苯二甲腈、4-溴邻苯二甲腈和4-碘邻苯二甲腈中的任意一种，较为优选的，为4-氟邻苯二甲腈。

进一步的，芳香亲和取代反应中，碱包括碳酸钾、碳酸锂、碳酸钠、碳酸氢钾、磷酸氢钾和磷酸二氢钠中的任意一个。这些物质均为强碱弱酸盐，在相转移催化剂的作用下，碱性增强，有利于使4，5-二氮芴上的活性氢离去，从而作为亲核试剂进攻4-卤代邻苯二甲腈，得到式I所示化合物。

进一步的，芳香亲和取代反应中，相转移催化剂为环状冠醚类化合物，包括18冠6醚、12冠4醚和15冠5醚中的任意一个。相转移催化剂的加入，使得4，5-二氮芴与4-卤代邻苯二甲腈能够充分接触，提高反应速度和产品收率。