专利名称：螺旋联吡啶基桥联聚倍半硅氧烷纳米材料的制备方法
技术领域：
本发明属于纳米材料领域，特别涉及一种螺旋联吡啶基桥联聚倍半硅氧烷纳米材料的制备方法。
背景技术：
手性和螺旋结构普遍存在于自然界当中。大到星系小到分子，不对称结构到处可见。运用手性转移原理，人们制备了各种各样的手性和螺旋的纳米结构。其中，单一手性的介孔二氧化硅纳米纤维以及纳米管是最为成功的例子。通常，这些纳米结构是以手性小分子两亲化合物的自组装体为模板制备而形成的。这些小分子一般为氨基酸、葡萄糖或胆固醇的衍生物。它们通过氢键、π -γι相互作用或增溶剂缔合作用形成单一手性的一维纳米纤维结构。但是关于手性有机-无机杂化氧化硅纳米材料的报道并不多。对于有机-无机杂化氧化硅材料而言，由于有机官能团的存在，使得该类材料具有较高的弹性。对于芳环类衍生物，它们具有较高的耐热性，起始分解温度可以达到540°c。桥联聚倍半硅氧烷是有机-无机杂化材料中具有特殊性能的一类新型杂化材料。 这类杂化材料由于自身结构的特殊性不仅兼具无机物和有机物的特性，而且表现出一系列的优越性能，在催化剂载体、介电材料、发光材料、金属吸附材料等方面具有良好的应用前景。桥联聚倍半硅氧烷一般是采用溶胶-凝胶(Sol-gel)方法进行制备，其基本原理是在一定的条件下，桥联有机倍半硅氧烷前驱体经过复杂的水解缩聚反应形成网状结构，然后经过陈化与干燥得到桥联聚倍半硅氧烷材料。通过选择含有不同有机基团的桥联倍半硅氧烷单体、改变不同的溶胶-凝胶工艺、选择水解缩聚过程条件，可以制得具有各种结构的桥联聚倍半硅氧烷材料。中国专利申请(申请号为200610041310. 3)公开了一种自组装生长的聚倍半硅氧烷纳米管及纳米线的制法，该方法是以水为溶剂，加入水质量的0. 01-30%的有机倍半硅氧烷，混合后置于密闭反应容器中，在PH值为2-13和表面活性剂存在下搅拌水解制得。中国专利申请(申请号为200810239223. 8)公开了一种桥联聚倍半硅氧烷及其单体的制备方法，是在惰性气氛中，将含环氧基的硅烷单体与含氨基的硅烷单体或是与二元胺进行反应得到。而联吡啶基桥联聚倍半硅氧烷，尤其是具有螺旋结构的手性桥联聚倍半硅氧烷目前尚未见报道。
发明内容
为克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种螺旋联吡啶基桥联聚倍半硅氧烷纳米材料的制备方法。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现 选择阳离子表面活性剂为模板，通过溶胶-凝胶转录法制备一种螺旋联吡啶基桥联聚倍半硅氧烷纳米材料，包括以下步骤
(1)将Z-氨基酸与烷基胺通过缩合反应形成酰胺键，然后脱去Z保护基团，得到中间产物A，所述中间产物A的结构式通式为
权利要求
1.螺旋联吡啶基桥联聚倍半硅氧烷纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1)将Z-氨基酸与烷基胺通过缩合反应形成酰胺键，然后脱去Z保护基团，得到中间产物A，所述中间产物A的结构式通式为
2.根据权利要求1所述的螺旋联吡啶基桥联聚倍半硅氧烷纳米材料的制备方法，其特征在于所述烷基胺为十四胺、十五胺、十六胺、十七胺或十八胺。
3.根据权利要求1所述的螺旋联吡啶基桥联聚倍半硅氧烷纳米材料的制备方法，其特征在于所述溴代酰氯为溴乙酰氯、溴丙酰氯、溴丁酰氯、溴戊酰氯或溴己酰氯。
4.根据权利要求1所述的螺旋联吡啶基桥联聚倍半硅氧烷纳米材料的制备方法， 其特征在于所述螺旋联吡啶基桥联聚倍半硅氧烷纳米材料为5，5’ -双(三乙氧基硅 基)-2，2，-联吡啶，其结构式为
5.根据权利要求1所述的螺旋联吡啶基桥联聚倍半硅氧烷纳米材料的制备方法， 其特征在于所述螺旋联吡啶基桥联聚倍半硅氧烷纳米材料为4，4’ -双(三乙氧基硅基)-2，2’ -联吡啶，其结构是为
6.根据权利要求1所述的螺旋联吡啶基桥联聚倍半硅氧烷纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤1的具体过程如下以氨基酸的物质的量为1标准份，称取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份的二环己基碳二胺，搅拌1_10小时后，将1-1.2份的烷基胺缓慢加到混合液中，反应M-72小时；加入5-20 mL冰醋酸破坏二环己基碳二胺，搅拌1-3小时；将反应混合物热过滤，滤液冷却结晶，抽滤后得到白色固体；将其和5-10g的Pd/C溶于100-1000 mL的乙醇中，通入氢气反应，至室温没有固体析出则反应完全；抽滤除去Pd/C，滤液旋转蒸发除去溶剂，用石油醚重结晶后得到中间产物A。
7.根据权利要求1所述的螺旋联吡啶基桥联聚倍半硅氧烷纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤2具体过程如下以中间产物A的物质的量为1标准份，将1份的中间产物 A溶解于100-1000 mL重蒸的CH2Cl2中，在冰浴的条件下加入1. 5-3份的重蒸的三乙胺和 1. 1-1. 5份的溴代酰氯，反应1-10小时；反应后进行热过滤，滤液旋转蒸发除去溶剂，用无水乙醇重结晶后得到中间产物B。
8.根据权利要求1的螺旋联吡啶基桥联聚倍半硅氧烷纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤3具体过程如下以中间产物B的物质的量为1标准份，将1份中间产物B加入 10. 0-100. OmL的吡啶中，氮气保护下加热到70_150°C，反应2- 小时；将反应混合物冷却至室温后旋干呈固体，用乙醚重结晶后得到阳离子表面活性剂C。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的螺旋联吡啶基桥联聚倍半硅氧烷纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤4具体过程如下以阳离子表面活性剂C的物质的量为1标准份，将 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，0-20°C静置成胶，室温下加入1. 8-3. 6份联吡啶基桥联倍半硅氧烷，强烈搅拌至反应混合物变白；停止搅拌，室温下静置1-4天，80 °C油浴1-7天；将反应混合物抽滤得到白色固体，将其加入到IOOmL甲醇和5 mL 36 wt%的HCl混合溶液中，抽提12-72小时除去C，干燥后得到目标产物螺旋联吡啶基桥联聚倍半硅氧烷纳米材料。
全文摘要
本发明公开了一种螺旋联吡啶基桥联聚倍半硅氧烷纳米材料的制备方法，包括以下步骤，1、将Z-氨基酸与烷基胺通过缩合反应形成酰胺键，然后脱去Z保护基团，得到中间产物A；2、得到的中间产物A与溴代酰氯反应得到中间产物B；3、得到的中间产物B与吡啶反应得到阳离子表面活性剂C；4、采用阳离子表面活性剂C为模板剂，以联吡啶基倍半硅氧烷为硅源，制备螺旋联吡啶基桥联聚倍半硅氧烷纳米材料。本发明工艺路线简单、原料便宜易得、反应时间短、操作方便、无污染。
文档编号C08G77/26GK102532549SQ20121000165
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月5日 优先权日2012年1月5日
发明者李宝宗, 李艺, 杨永刚 申请人:苏州苏凯路化学科技有限公司