聚吡咯的合成及用途

简介

聚吡咯属于典型的导电高分子聚合物，常温下多为黑色至棕黑色粉末状固体，化学稳定性良好，不溶于水、乙醇等常规极性溶剂。在有机合成中，聚吡咯可作为反应助剂，在叔膦碱、分子筛协同作用下参与底物与醇的催化反应制备目标产物。

聚吡咯的性状

合成

方法一：将0.02摩尔吡咯溶解在20毫升DCE（20毫升）中，然后在氮气气氛下加入0.04摩尔甲醛二甲缩醛和0.6克无水FeCl3。将混合物在45°C下搅拌4小时。将反应物在80°C下加热回流24小时，得到棕色和黑色的团聚粉末。通过过滤收集反应物。用甲醇洗涤粉末24小时。用甲醇索氏提取24小时纯化残渣。将残余物在60°C下真空干燥24小时，得到产物聚吡咯[1]。

方法二：在20°C下以400 rpm搅拌15小时，将PVA（5.00 g）溶解在125 mL玻璃瓶中的去离子水（100 mL）中。向搅拌的PVA溶液中加入甲苯磺酸钠（NaOTs，8.40 g，43.27 mmol）和FeCl3·6H2O（9.10 g，33.67 mmol）。30分钟后，通过注射器向反应混合物中加入吡咯单体（1.00 mL，14.41 mmol）。让聚合反应在20°C下进行18小时。在重力下通过预洗的玻璃棉（Aldrich）过滤所得黑色分散体，然后以20000rpm离心3小时。通过超声波处理1小时，将所得黑色沉淀物重新分散在去离子水中。重复离心-再分散循环八次。在储存之前，通过预洗的玻璃棉过滤纯化的聚吡咯分散体，以去除聚集的颗粒，从而获得产品聚吡咯[2]。

用途

聚吡咯在该反应体系中作为催化助剂参与醇与底物的有机合成反应，用于目标产物的制备。例如：在Ar气氛下，将聚吡咯、t-Bu-P4溶液和5Å分子筛（70 mg）加入装有搅拌棒的烘干小瓶中，加入手套箱中THF（0.7 mL）中的反应物（25.2 mg，0.189 mmol）和醇（41.6 mg，0.620 mmol）的混合物中。用一个装有内部特氟纶薄膜的盖子密封小瓶，然后取出手套箱。在90°C下搅拌18小时，并在0°C下向反应混合物中加入饱和NH4Cl水溶液（1 mL）。用AcOEt（10 mL x 3）提取混合物。收集合并的有机层，用盐水（10mL）洗涤。用Na2SO4干燥并浓缩粗料。通过硅胶柱色谱法纯化（己烷：AcOEt=3:1）[3]。

参考文献

[1] Wei, Jiang; et al. Highly selective adsorption of dyes by functional hypercrosslinked-polymers prepared in a facile and chemically stable manner. Journal of Environmental Chemical Engineering (2023), 11(5), 110555.

[2] Au, Kin Man; et al. Anti-biofouling conducting polymer nanoparticles as a label-free optical contrast agent for high resolution subsurface biomedical imaging. Biomaterials (2013), 34(35), 8925-8940.

[3] Shigeno, Masanori; et al. Phosphazene Base tBu-P4 Catalyzed Methoxy-Alkoxy Exchange Reaction on (Hetero)Arenes. Chemistry - A European Journal (2019), 25(24), 6077-6081.