专利名称：一种导电高分子单体的催化合成方法
技术领域：
本发明属于导电高分子単体的合成方法，具体涉及高纯度3，4_乙烯ニ氧噻吩 (EDOT)导电高分子単体的催化合成方法。
背景技术：
日本化学家白川英树(H. Siirakawa)，美国化学家麦克戴密(A. G. MacDiarmid)和 美国物理学家希格(A.J. Heeger)由于在导电聚合物领域中做出的开创性贡献而共同获得 了 2000年诺贝尔化学奖。由此也改变了人们将高分子(塑料)视为绝缘体的印象。近年 来，由于导电高分子材料的快速发展，使得一般利用金属材料的电子与信息产品能够进ー 步向轻、薄、短、小的方向发展。导电聚合物的结构特征是含有ー个长H-电子共轭主链，具 有重量轻、易加工、抗腐蚀、以及金属导电性和无机半导体特性等，因而具有巨大的商业应 用价值。考虑到导电聚合物的空气稳定性和材料的強度等因素，目前研究较多的导电聚合 物包括聚乙炔系列、聚苯胺系列、聚吡咯系列、聚噻吩系列等，其中芳香族中的聚苯胺系列 凭借其突出的导电稳定性和较低的成本而已在エ业上大量生产。但因在合成聚苯胺的过程 中可能有联苯胺的存在而限制了人们对它的研究，因为联苯胺有毒，是ー种强致癌物质。因 此芳香族中的聚吡咯和聚噻吩便成为更有发展潜力的导电聚合物，其中以噻吩及其衍生物 为单体的导电聚合物具有较好的电化学行为和优异的稳定性，而倍受人们青睐。噻吩是聚噻吩的単体，但是其溶解度低，颜色深暗，不利于加工与应用。1980年代 后期，德国拜耳公司成功发展出ー种新型的导电聚合物聚乙撑ニ氧噻吩(PEDOT)，由于其噻 吩环的3，4位被给电子基团取代，使PEDOT具有比一般聚噻吩衍生物更优异的性能。単体 乙撑ニ氧噻吩(EDOT)比其它噻吩衍生物更易形成线形不饱和长链，而且其噻吩环的3，4位 被给电子基团取代后降低了単体的氧化电势，増大了在水中的溶解度，拓展了噻吩在水溶 液中的聚合。聚乙撑ニ氧噻吩(PEDOT)及其単体乙撑ニ氧噻吩(EDOT)的分子结构如下
权利要求
1.一种导电聚合物单体3，4_乙烯二氧噻吩的催化合成方法，其特征在于先按3，4_ 二溴噻吩醇碱ROM 催化剂{[Cu (HTCPZ)Q.5]} ^0的摩尔比为1 2 10 0.001 0.1，使3，4_ 二溴噻吩在醇溶剂中、Cu-基多孔催化剂{[Cu(HTCPZ)a5B ^乍用下，在60-100°C与醇碱发生反应，过滤，蒸馏，即得到3，4- 二烷氧基噻吩；所述Cu-基多孔催化剂{[Cu (HTCPZ) ο. 5]} 式中的HTCPZ为三-(4-四氮唑基苯基)胺；再按3，4_ 二甲氧基噻吩乙二醇对甲基苯磺酸的摩尔比为1 1 1.2 0.01 0. 1，将3，4_ 二烷氧基噻吩在芳香烃类或极性高沸点溶剂中，以强酸对甲基苯磺酸为催化剂，在50-160°C温度条件下与乙二醇发生醇交换反应，精馏出低沸点醇R0H，洗涤，干燥，减压蒸溜，即得到产物3，4-乙烯二氧噻吩；所述醇溶剂为低沸点醇R0H，其中R为甲基或乙基； 所述醇碱为ROM，M为Li，Na或K ；其中R为甲基或乙基；所述芳香烃或强极性反应溶剂为苯、甲苯、二甲苯、三甲苯、N，N-二甲基甲酰胺、N， N-二乙基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺、二氧六环或二甲亚砜。
2.根据权利要求1所述导电聚合物单体3，4-乙烯二氧噻吩的催化合成方法，特征在于所述催化剂{[Cu(HTCPZ)Q.5]} =O是采用以下方法制备得到的按0. 1023g的CuCl2 · 2H20， 0.0449g的配体三-(4-四氮唑基苯基)胺(H3TCPZ)以及6mL N, N-二甲基甲酰胺加入到 15mL的高压反应釜中，密闭加热到170°C并保持72小时，然后按不高于10°C /h的速率降温到室温，过滤，水洗涤，在室温的条件下干燥，得到亮黄色六棱柱状晶体；式中，HTCPZ为三- -四氮唑基苯基)胺，是一个分子结构为
3.根据权利要求1所述导电聚合物单体3，4-乙烯二氧噻吩的催化合成方法，特征在于所述醇碱ROM中的M为Na。
4.根据权利要求1所述导电聚合物单体3，4-乙烯二氧噻吩的催化合成方法，特征在于所述醇碱ROM中R为甲基。
5.根据权利要求1所述导电聚合物单体3，4-乙烯二氧噻吩的催化合成方法，特征在于所述醇交换反应温度为100 120°C。
6.根据权利要求1所述导电聚合物单体3，4-乙烯二氧噻吩的催化合成方法，特征在于所述3，4-二甲氧基噻吩乙二醇催化剂PTSA的摩尔比为1 1 1.1 0.01 0.05。
全文摘要
本发明公开了一种导电聚合物单体3，4-乙烯二氧噻吩的催化合成方法，特征是使3，4-二溴噻吩与Cu-基纳米多孔催化剂{[Cu(HTCPZ)0.5]}∞，其中HTCPZ为三-(4-四氮唑基苯基)胺，在甲醇溶剂中和甲醇钠发生反应，得到3，4-二甲氧基噻吩；再将3，4-二甲氧基噻吩在对甲苯磺酸为催化剂、甲苯为溶剂下和乙二醇反应，精馏出低沸点醇ROH，洗涤，干燥，减压蒸馏，即得到3，4-乙烯二氧噻吩。本发明具有收率高，催化剂用量少的优越性。
文档编号B01J31/22GK102532160SQ20111038393
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月28日 优先权日2011年11月28日
发明者倪佳, 刘扬中, 许冬至, 郑玉船, 闵元增, 魏开举 申请人:中国科学技术大学