專利名稱：螺旋聯(lián)噻吩基氧化硅納米材料的制備方法
螺旋聯(lián)噻吩基氧化硅納米材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于納米材料領(lǐng)域，特別涉及一種螺旋聯(lián)噻吩基氧化硅納米材料的制備方法。
技術(shù)背景
螺旋結(jié)構(gòu)是自然界最普遍的一種形狀，DNA以及許多其它在生物細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)的微型結(jié)構(gòu)都采用了這種構(gòu)造。大到星系小到分子，不對稱結(jié)構(gòu)到處可見。在材料制備領(lǐng)域，科學(xué)家們利用手性轉(zhuǎn)移原理，制備出了各種各樣的手性和螺旋的納米結(jié)構(gòu)。其中，單一手性的介孔二氧化硅納米纖維以及納米管是最為成功的例子。通常，這些納米結(jié)構(gòu)是以手性小分子兩親化合物的自組裝體為模板制備而形成的。這些小分子一般為氨基酸、葡萄糖或膽固醇的衍生物。它們通過氫鍵、η-η相互作用或憎溶劑締合作用形成單一手性的一維納米纖維結(jié)構(gòu)。但是關(guān)于螺旋有機-無機雜化氧化硅納米材料的報道并不多。對于有機-無機雜化氧化硅材料而言，由于有機官能團的存在，使這類雜化材料在組成上具有廣泛的可調(diào)性， 并且具有很好的穩(wěn)定性，從而使得這類雜化材料被廣泛應(yīng)用于表面改性劑、涂料、催化劑和膜材料。
有機-無機雜化氧化硅兼具無機物和有機物的特性，還具有單一無機物和有機物無法比擬的獨特性能，在催化劑載體、介電材料、發(fā)光材料、金屬吸附材料等方面具有良好的應(yīng)用前景。氧化硅納米材料通常采用溶膠-凝膠(Sol-gel)方法進行制備，其基本原理是在一定的條件下，橋聯(lián)有機倍半硅氧烷前驅(qū)體經(jīng)過復(fù)雜的水解縮聚反應(yīng)形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)， 然后經(jīng)過陳化與干燥得到氧化硅材料。通過選擇含有不同有機基團的橋聯(lián)倍半硅氧烷單體、改變不同的溶膠-凝膠工藝、選擇水解縮聚過程條件，可以制得具有各種結(jié)構(gòu)的氧化硅材料。中國專利申請(公開號為CN101638238)公開了一種形貌和結(jié)構(gòu)可控的含有有序介孔孔道的二氧化硅納米材料的制備方法，該方法通過調(diào)節(jié)表面活性劑配比，經(jīng)過硅源縮聚得到不同形貌的二氧化硅納米材料；這種方法制備工藝簡單，成本低，反應(yīng)條件溫和，制備的材料結(jié)構(gòu)和形貌可控。中國專利申請(公開號為CN101514001)公開了一種棒狀有序介孔二氧化硅納米材料及其制備方法，該專利通過化學(xué)表面活性劑制備的棒狀有序介孔二氧化硅材料具有較大的孔容和比表面積，長徑比可控。中國專利申請(公開號CN1010M691) 公開了一種自組裝生長的聚倍半硅氧烷納米管及納米線的制法，該專利以水為溶劑，有機倍半硅氧烷為硅源，在一定溫度和壓力下聚合制備納米管和納米線。而聯(lián)噻吩基氧化硅，尤其是具有螺旋結(jié)構(gòu)的聯(lián)噻吩基氧化硅目前尚未見報道
發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種螺旋聯(lián)噻吩基氧化硅納米材料的制備方法。
為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)選擇陽離子表面活性劑為模板，通過溶膠-凝膠轉(zhuǎn)錄法制備一種螺旋聯(lián)噻吩基氧化硅納米材料，包括以下步驟(1)將Z-氨基酸與烷基胺通過縮合反應(yīng)形成酰胺鍵，然后脫去Z保護基團，得到中間產(chǎn)物A，所述中間產(chǎn)物A的結(jié)構(gòu)式通式為
權(quán)利要求
1.螺旋聯(lián)噻吩基氧化硅納米材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1)將Z-氨基酸與烷基胺通過縮合反應(yīng)形成酰胺鍵，然后脫去Z保護基團，得到中間產(chǎn)物A，所述中間產(chǎn)物A的結(jié)構(gòu)式通式為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋聯(lián)噻吩基氧化硅納米材料的制備方法，其特征在于所述烷基胺為十四胺、十五胺、十六胺、十七胺或十八胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋聯(lián)噻吩基氧化硅納米材料的制備方法，其特征在于所述溴代酰氯為溴乙酰氯、溴丙酰氯、溴丁酰氯、溴戊酰氯或溴己酰氯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋聯(lián)噻吩基氧化硅納米材料的制備方法，其特征在于所述螺旋聯(lián)噻吩基氧化硅納米材料為5，5’ -雙(三乙氧基硅基)-2，2’ -聯(lián)噻吩，其結(jié)構(gòu)式為。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋聯(lián)噻吩基氧化硅納米材料的制備方法，其特征在于所述螺旋聯(lián)噻吩基氧化硅納米材料為4，4’-雙(三乙氧基硅基)-2，2’-聯(lián)噻吩，其結(jié)構(gòu)是為。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋聯(lián)噻吩基氧化硅納米材料的制備方法，其特征在于， 步驟1的具體過程如下以氨基酸的物質(zhì)的量為1標(biāo)準(zhǔn)份，稱取1份Z-氨基酸溶解在 400-2000 mL的乙酸乙酯中，冰浴下加入1-1. 2份的二環(huán)己基碳二胺，攪拌1_10小時后， 將1-1. 2份的烷基胺緩慢加到混合液中，反應(yīng)M-72小時；加入5-20 mL冰醋酸破壞二環(huán)己基碳二胺，攪拌1-3小時；將反應(yīng)混合物熱過濾，濾液冷卻結(jié)晶，抽濾后得到白色固體； 將其和5-10g的Pd/C溶于100-1000 mL的乙醇中，通入氫氣反應(yīng)，至室溫沒有固體析出則反應(yīng)完全；抽濾除去Pd/C，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，用石油醚重結(jié)晶后得到中間產(chǎn)物A。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋聯(lián)噻吩基氧化硅納米材料的制備方法，其特征在于， 步驟2具體過程如下以中間產(chǎn)物A的物質(zhì)的量為1標(biāo)準(zhǔn)份，將1份的中間產(chǎn)物A溶解于 100-1000 mL重蒸的CH2Cl2中，在冰浴的條件下加入1. 5_3份的重蒸的三乙胺和1. 1-1. 5份的溴代酰氯，反應(yīng)1-10小時；反應(yīng)后進行熱過濾，濾液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，用無水乙醇重結(jié)晶后得到中間產(chǎn)物B。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的螺旋聯(lián)噻吩基氧化硅納米材料的制備方法，其特征在于，步驟3 具體過程如下以中間產(chǎn)物B的物質(zhì)的量為1標(biāo)準(zhǔn)份，將1份中間產(chǎn)物B加入10. 0-100. OmL 的三乙胺中，氮氣保護下加熱到70-150°C，反應(yīng)2- 小時；將反應(yīng)混合物冷卻至室溫后旋干呈固體，用乙醚重結(jié)晶后得到陽離子表面活性劑C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任意一項所述的螺旋聯(lián)噻吩基氧化硅納米材料的制備方法， 其特征在于，步驟4具體過程如下以陽離子表面活性劑C的物質(zhì)的量為1標(biāo)準(zhǔn)份，將1份 C 溶解在 0. 8-2. 0 mL 1-3 mol/L 的 HCl 溶液或 1. 6-4. 0 mL 0. 1-0. 5 mol/L 的 NaOH 溶液中，加入1. 8^3. 6份聯(lián)噻吩基橋聯(lián)倍半硅氧烷，室溫下強烈攪拌至反應(yīng)混合物變白；停止攪拌，室溫下靜置1-3天，40-100 °C油浴3-6天；將反應(yīng)混合物抽濾得到白色固體，將其加入到IOOmL甲醇和5 mL 36 wt%的HCl混合溶液中，抽提12-72小時除去C，干燥后得到目標(biāo)產(chǎn)物螺旋聯(lián)噻吩基氧化硅納米材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種螺旋聯(lián)噻吩基氧化硅納米材料的制備方法，包括以下步驟，1、將Z-氨基酸與烷基胺通過縮合反應(yīng)形成酰胺鍵，然后脫去Z保護基團，得到中間產(chǎn)物A；2、得到的中間產(chǎn)物A與溴代酰氯反應(yīng)得到中間產(chǎn)物B；3、得到的中間產(chǎn)物B與三乙胺反應(yīng)得到陽離子表面活性劑C；4、采用陽離子表面活性劑C為模板劑，以聯(lián)噻吩基倍半硅氧烷為硅源，制備螺旋聯(lián)噻吩基氧化硅納米材料。本發(fā)明工藝路線簡單、原料便宜易得、反應(yīng)時間短、操作方便、無污染。
文檔編號B82Y30/00GK102530968SQ20121000531
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者李寶宗, 李藝, 楊永剛 申請人:蘇州蘇凱路化學(xué)科技有限公司