本發明涉及高分子化學和材料學，具體涉及一種聚炔酮類化合物及其制備方法與應用。

背景技術：

1、二氧化碳是大氣中的一種常見氣體，隨著人類生產生活活動的日益頻繁，工業化進程的加快，二氧化碳排放量也在不斷增加，導致全球氣候變化問題日益嚴重。但同時二氧化碳作為一種豐富、廉價、無毒且可再生的c1資源，在有機合成中具有重要價值。將二氧化碳轉化為高附加值的燃料或材料，尤其是聚合物材料，是近年來研究的熱點之一。大力開發二氧化碳參與的聚合反應不僅可以減少溫室氣體的排放，還能生成具有特殊性質的聚合物，這些聚合物具有良好的熱性能、生物降解性等，因其獨特的性質，在生物醫學、包裝材料、汽車工業等領域具有潛在的應用價值。二氧化碳聚合反應的研究符合綠色化學和可持續發展的理念，助力實現我國碳中和與碳達峰的目標，推動化學工業向更加環保和可持續的方向發展。

2、歷經數十年的發展，二氧化碳的化學應用已經變得多樣化和高效。現在，二氧化碳不僅能夠轉化為清潔能源，還能制造出各種高附加值的工業品。此外，多種二氧化碳參與的聚合反應技術已被開發，用于生產大量需求的高分子材料，如聚碳酸酯、聚氨酯、聚脲等。一些二氧化碳聚合反應技術經過多年的優化，已經能夠高效合成高分子量的二氧化碳基聚合物。盡管如此，這些技術仍然面臨一些挑戰，比如使用的金屬催化劑成本高、結構復雜、難以制備；聚合過程通常需要在高壓條件下進行；以及可用于聚合的單體種類有限，缺乏創新性等。

技術實現思路

1、針對現有技術存在的不足，本發明的目的在于提供一種聚炔酮類化合物的制備方法，該制備方法可以在常壓co2環境下進行，反應簡單、容易操作。

2、炔類是一種重要的聚合單體，與烯烴單體相比，其擁有更加多樣化的化學性質。通常，由炔烴單體聚合而成的聚合物會包含不飽和化學鍵，這些鍵賦予了該聚合物獨特的光電特性。本發明的目標是將二氧化碳與炔烴單體結合起來，開發出一種新型的、高效的、溫和的聚合反應。這種反應可以在常壓二氧化碳環境中進行，通過精心設計的單體合成一系列創新的功能性聚合物，將為二氧化碳的化學轉化提供新的思路與可能性。

3、本發明的另一目的在于提供通過上述方法制備得到的一種聚炔酮類化合物，該聚炔酮類化合物具有良好的溶解性、熱穩定性、加工性能和熒光性能。

4、本發明的再一目的在于提供上述的一種聚炔酮類化合物在金屬離子檢測中的應用。

5、本發明的目的通過下述技術方案實現：

6、本發明提供了一種聚炔酮類化合物的制備方法，包括以下步驟：

7、(1)在co2氣氛下，co2和還原劑在有機溶劑中反應，得到混合溶液；

8、(2)將雙官能團端炔單體、雙官能團芳基碘單體、催化劑和堿加入步驟(1)得到的混合溶液中進行多組分聚合反應，得到聚炔酮類化合物；

9、所述的雙官能團端炔單體的結構通式如式(ⅱ)所示：

10、

11、所述的雙官能團芳基碘單體的結構通式如式(ⅲ)所示：

12、i-r2-i????(ⅲ)；

13、所述的聚炔酮類化合物的結構通式如式(ⅰ)所示；

14、

15、式(ⅰ)～(ⅲ)中，n為2～200的整數，r1為有機基團，r2為末端是芳基的有機基團。

16、優選的，所述式(ⅰ)～(ⅲ)中，r1選自以下化學結構式1～30或33～36中的任意一種；r2選自以下結構式12～32中的任意一種；

17、

18、

19、其中，m、n、k、i、j各自獨立為1～20的整數；x各自獨立選自nr3、pr4、o、s或si(r5)2，r3、r4、r5各自獨立為-h或-ch3，*表示取代位置。

20、優選的，步驟(1)所述的還原劑為二乙基硅烷、苯基硅烷、三苯基硅烷、三乙氧基硅烷、二苯基甲基硅烷、二甲基苯硅烷、四甲基二硅氧烷和聚甲基硅氧烷中的一種以上；

21、進一步優選，所述的還原劑為苯基硅烷。

22、優選的，步驟(1)所述的還原劑在有機溶劑中的濃度為0.025～16mol/l；

23、優選的，步驟(1)所述的還原劑的用量為雙官能團端炔單體的50～800mol％。

24、優選的，步驟(1)所述的co2氣氛為常壓；co2的摩爾用量大于還原劑。

25、優選的，步驟(1)所述的有機溶劑為四氫呋喃、二氯甲烷、氯仿、甲苯、1,4-二氧六環、乙腈、n-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、n,n-二甲基甲酰胺和n,n-二甲基乙酰胺中的一種以上；從溶劑對聚合反應的影響考慮，進一步優選的，所述的有機溶劑為n-甲基吡咯烷酮，此時，得到的聚炔酮類化合物溶解性較好，產率和分子量也較高，便于下一步應用。

26、優選的，步驟(1)所述的反應的溫度為20～220℃；

27、進一步優選的，所述的反應的溫度為50～140℃。

28、優選的，步驟(1)所述的反應的時間為2～72h。

29、進一步優選的，所述的反應的時間為4～24h。

30、優選的，步驟(2)所述的雙官能團端炔單體、雙官能團芳基碘單體、催化劑和堿溶解在有機溶劑中加入步驟(1)得到的混合溶液。所述的有機溶劑為四氫呋喃、二氯甲烷、氯仿、甲苯、1,4-二氧六環、乙腈、n-甲基吡咯烷酮、二甲基亞砜、n,n-二甲基甲酰胺和n,n-二甲基乙酰胺中的一種以上；進一步優選的，所述的有機溶劑為n-甲基吡咯烷酮。

31、優選的，步驟(2)所述的雙官能團端炔單體在反應體系中的濃度為0.05～2mol/l；

32、優選的，步驟(2)所述的雙官能團端炔單體和雙官能團芳基碘單體的摩爾比為(0.5～1.8):1；

33、優選的，步驟(2)所述的聚合反應的時間為2～72h；

34、進一步優選的，所述的聚合反應的時間為4～24h。

35、優選的，步驟(2)所述的聚合反應的溫度為30～200℃。

36、進一步優選的，所述的聚合反應的溫度為50～140℃。

37、優選的，步驟(2)所述的催化劑為鈀催化劑。

38、優選的，步驟(2)所述的催化劑為醋酸鈀、氯化鈀、四(三苯基膦)鈀、雙三苯基磷二氯化鈀、雙(三環己基膦)二氯化鈀、二(二苯膦基)二茂鐵二氯化鈀和三(二亞芐基丙酮)二鈀中的一種以上；

39、進一步優選的，所述的催化劑為雙(三環己基膦)二氯化鈀。

40、優選的，步驟(2)所述的催化劑的用量為雙官能團端炔單體的5～60mol％。

41、優選的，步驟(2)所述的堿為碳酸銫、碳酸鈉、碳酸鉀、磷酸鉀、三乙胺、三乙烯二胺、n,n-二異丙基乙胺、吡啶、4-二甲氨基吡啶、氨水、三乙醇胺、單乙醇胺、叔丁醇鉀、氟化銫、1,8-二氮雜二環十一碳-7-烯、7-甲基-1,5,7-三氮雜二環[4.4.0]癸-5-烯和四甲基氫氧化銨中的一種以上；

42、進一步優選的，所述的堿為三乙胺。

43、優選的，步驟(2)所述的堿的用量為雙官能團端炔單體的50～800mol％。

44、優選的，步驟(2)聚合反應結束后，將產物溶解在有機溶劑中，然后加入到甲醇、正己烷或乙醚中進行沉淀，收集沉淀物，干燥至恒重，得到聚炔酮類化合物。

45、本發明還提供了一種聚炔酮類化合物，由上述的制備方法制備得到。

46、本發明聚炔酮類化合物具有較好的熱穩定性、溶解性和優異的可加工性，在金屬離子檢測領域有很好的應用前景。

47、本發明還提供了上述的聚炔酮類化合物在金屬離子檢測中的應用。

48、優選的，所述的聚炔酮類化合物的r1為結構式25；金屬離子為三價釕離子。

49、與現有技術相比，本發明具有如下優點：

50、(1)本發明的制備方法可以在常壓co2氣氛下進行，且作為羰基源參與聚合，無需控制二氧化碳投料比。因此，具有創新性和極其重要的意義。

51、(2)本發明的制備方法操作簡單，反應原料和催化劑易得，可直接購買或通過簡單的反應制備；反應條件溫和、工藝簡單，節約能源，聚合物產率高；co2來源廣、成本低。

52、(3)本發明的制備方法具有良好的官能團耐受性，可以引入多種功能性基團。

53、(4)本發明制得的功能化聚炔酮類化合物具有較好的溶解性、熱穩定性、可加工性和熒光性能，在金屬離子檢測等領域具有潛在的應用前景。