[发明专利]双相体系中制备聚荧蒽的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种双相体系中制备聚荧蒽的方法。

背景技术

荧蒽是一种仅含碳氢两种元素的高度芳基化的四环稠环芳烃，由两个单键同时连接一个苯环和一个萘环组成：

结构式1荧蒽单体(FA)结构示意图

荧蒽具有奇异的荧光性质，荧光寿命、荧光量子产率比理论计算值要长、要大(Bark KM，Force R K.Fluorescence properties of fluoranthene as a function oftemperature and environment[J].Spectrochimica acta.A，1993，49(11)：1605-1611)。由于荧蒽具有很强的荧光发射特性，荧光检测器(FD)对这类化合物具有极高的灵敏度和选择性，因而被作为激光光谱仪中分子晶体的掺杂剂(Marciniak B.Thegrowth，morphology and perfection of fluoranthene crystals grown fromsupercooled chlorine derivative solutions on spontaneously formed seeds[J].Journal of Crystal Growth，2002，236(1)：333-346)。荧蒽中共扼π键的存在，使其很有希望制备出新型高性能的导电聚合物(Sachs G，Dormann E.Real″singlecrystals of the organic conductor(fluoranthene)₂PF₆：An NMR study[J].Synthetic Metals，1988，25(2)：157-170.)。聚荧蒽在光致变色窗、二次电池、超电容、抗静电涂层、以及化学和生物传感器等领域中具有重要的应用潜力。

更为值得注意的是，荧蒽单体的理论含炭量高达95％，形成的荧蒽聚合物属高度芳香化线型、半阶梯型、阶梯型结构聚合物，其分子链仅含C、H元素、理论残炭率≥96％。由于含碳比例较高，聚荧蒽可望用作碳/碳材料的浸渍剂，这种具有“三高”(含炭量高、芳基化高、残炭率高)和“一低”(吸水率低)的特性的聚合物有望发展成为新一代理想的耐高温高残炭材料。

然而，有关荧蒽聚合物的合成、结构与性能研究很少涉及。主要原因是荧蒽单体的反应活性低，在常用有机溶剂如乙腈中的化学氧化电位高，在其聚合过程中得到是存在严重结构缺陷的半导电性的聚合物。Schluter等人以戊二烯酮和苊烯单元组成AB型单体出发，通过Diels-Alder反应即共轭双烯烃和亲双烯试剂发生1，4-加成生成环己二烯型化合物后，再氧化脱氢而形成只含C、H元素以及部分荧蒽链节的聚合物(Schluter A D，Loffler，M，Enkelman V.Synthesis of a fully unsaturated molecular board[J].Nature，1994，368(28)：831-834.)。所得聚荧蒽的衍生物具有独特的拓扑结构、高度离域的π-π共轭结构、能带间隙低，并具有奇异的电学、光学以及光电子学特性(KerteszM，Ashertehrani A.Electronic structure of polyfluoranthene ladderpolymers[J].Macromolecules，1996，29(3)：940-945.)。但是该工艺合成步骤繁琐、成本高昂、聚合物加工成型性差，且合成的仅仅是荧蒽聚合物的衍生物而不是纯粹的聚荧蒽。制备真正意义上的聚荧蒽，理论上可将荧蒽卤化，采用缩合反应或者Suzuki偶联反应来间接合成，遗憾的是未见相关的报道。若直接从荧蒽单体出发，促使其芳环上的氢原子直接脱除，将不失为一种便捷高效合成聚荧蒽的新途径。同时，通过这种脱氢聚合的荧蒽聚合物在结构上是线形、半阶梯、阶梯或三者兼有之的连接。此外，由于荧蒽聚合物荧蒽单体的特殊结构即分子链中不仅仅含有六元碳环，而且还含有五元碳环，导致聚荧蒽分子链在形成凝聚态时将出现一定的间隙，从而有利于聚合物的溶解或熔融。