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1、清华大学硕士论文博士论文编辑排版建议采用的字体、字号名 称实 例中英文字体搭配字 号中文英文章标题第二章 手征介质平面波导黑体Arial小三号 (15pt)一级节标题2.1 手征介质平面波导的本征方程黑体Arial四号(14pt)二级节标题2.1.1 场分析基本原理黑体Arial(13 pt)三级节标题2.3.2.2 （尽可能不用）黑体Arial小四号(12 pt)正文段落国内外对称手征介质平板波导的研究宋体Times New Roman小四号(12 pt)表题与图题图 4-1 一般手征介质园波导宋体Times New Roman(11 pt)文献19 Fogarasi G, et al. T
2、he calculation of , J. Am. Chem. Sco. 1992, 114: 8191-8201宋体Times New Roman五号(10.5 pt)页眉第四章 结果与讨论宋体Times New Roman五号通栏下划线粗1 pt页码- 96 -Times New Roman五号，页脚居中与正文段落字号相适应，用Word 2000 编辑数学公式时建议采取如下尺寸定义清华大学博士论文格式样例：芳杂环高分子的高温水解特性与量子化学研究(申请清华大学理学博士学位论文)培养单位：三号仿宋或华文仿宋清华大学化学系专业：物理化学研究生：易 某 某指导教师：某 甲 甲教 授副指导教师：
3、某 乙 乙教 授论文送审日期二一年四月专业排版，专业论文写作修改 降低论文重复率 制作答辩幻灯片请联系淘宝旺旺：文交天下友淘宝搜索 文天下三号仿宋或华文仿宋请将中文封面左边沿背面涂上胶水后对齐此基线粘贴，注意封面应将基线刚好盖住芳杂环高分子的高温水解特性与量子化学研究易某某Experimental and Theoretical Investigations of Hydrolytic Stability of Aromatic Heterocyclic Polymers in High TemperatureDissertation Submitted toTsinghua Universi
4、tyin partial fulfillment of the requirement for the degree of Doctor of Natural Sciencel 如系工学博士，应改为Doctor of Engineering（阅后请将本框删除）byDong-ming YI( Physical Chemistry )Dissertation Supervisor:Professor Yong-chang TANGAssociate Supervisor:Professor Da-long WU论文送审日期April, 2001摘 要论文采用共振多光子电离和Ion-dip两种检测手
5、段对碱土金属单卤化物的里德堡态进行了实验研究。主要成果是：首次观测到中等有效主量子数的CaCl预解离里德堡态：在n*=5-7区域内，有5个文献未报导过的2S+实贯穿里德堡态，填补了CaCl分子此一区域里德堡态研究的空白，对CaCl里德堡态结构的完整分析和其电子态完整的图像的建立具有重要意义；通过理论分析，论证了这些态是因为和一个2S+连续态的相互作用而导致强烈的预解离。由实验测定的预解离线宽拟合出45000-47500cm-1范围内的2S+连续态势能曲线，它能很好地解释这些里德堡态的预解离行为；还观测到若干转动常数值反常小的里德堡态，它们可能是实非贯穿里德堡态的片段。以上结果为阐明高极化分子的
6、离解机理和其他的动力学过程提供了丰富的信息。论文第二部分工作是采用微扰增强的光学光学双共振荧光探测方法研究Na2分子的高激发三重电子态。主要结果为：首次观测到Na2的13Sg-双电子激发价态，并归属了该电子态的v=057振动能级，它们覆盖了整个势阱的99%以上。并发现13Sg-态能级即使超过电离限时亦无明显的自电离倾向，反映了双电子激发态不同于里德堡态的独特性质。13Sg-态是碱金属双原子分子电离限以下唯一的3Sg-对称性的态和电离限下唯一较纯的双电子激发态，这些结果为分子结构和量子化学的定量研究提供了重要的信息；通过检测Na 3d3p原子荧光，观察到Na2分子的33Pg和43Sg+态在3s+
7、3d解离限以上的预解离能级及其转动线宽加宽；利用从头计算势能曲线对33Pg和43Sg+态预解离机理作了深入的理论分析与论证。结果表明：33Pg态在3s+3d解离限以上能级强烈的预解离是由于23Pg和33Pg之间的静电相互作用，其寿命缩短到102飞秒量级。43Sg+态的预解离则主要是通过和23Pg连续态的直接相互作用以及通过预解离的33Pg能级与23Pg态的间接相互作用（偶然预解离）；新观察到Na2的(3s+nd) (n=57) 4, 7, 103Dg三重里德堡态并首次在Na2分子中得到三重里德堡系列的量子亏损。以上一系列Na2高激发态新光谱线的发现及其合理的量子力学解释，在前人基础上进一步丰富
8、了关于双原子分子双电子激发态和里德堡态的知识。关键词：分子电子激发态，里德堡态，预解离，Na2，CaClAbstractElectronic excited state is one of the common forms in which atoms, molecules and ions exist in the nature. Study on the characters and dynamics behaviors of the molecular excited states, such as energy levels, lifetimes, predissociation an
9、d auto-ionization, as well as on their electronic structures, is not only a significant topic related to chemical reactions and chemical dynamics, but also one of the frontiers in the field of atomic and molecular physics.In present dissertation, experimental studies of the predissociated Rydberg st
10、ates of CaCl by using the resonance enhanced multiphoton ionization (REMPI) and ion-dip detection spectroscopy were carried out. Five core-penetrating Rydberg states of CaCl in the intermediate effective principle quantum number region, n*=57, were observed for the first time. Theoretical analysis c
11、onfirmed the predissociation mechanism which supposed these Rydberg states were led by an interaction with a 2S+ continuum state. A potential energy curve of this 2S+ continuum state in the energy region of 4500047500cm-1 was fitted based on the observed predissociation linewidths. Some Rydberg leve
12、ls with anomalously small rotational constants were also observed. They might be the fragments of the core-nonpenetrating Rydberg states. All these results provide rich information for understanding the mechanism of dissociation of molecules with highly polar core and some correlative dynamical proc
13、esses. Key words: molecular excited state, rydberg state, predissociation, Na2, CaCl目 录摘 要IABSTRACT（英文摘要）I目 录I符号对照表I第一章 引 言11.1 课题的目的和意义11.2 耐热高分子材料研究的进展21.2 几种典型的芳杂环高分子41.3 芳杂环高分子的水解研究状况111.4 本课题的研究对象、目标和方法121.5 本论文各部分的主要内容13第二章 芳杂环高分子及其模型化合物的合成及水解142.1 试剂和仪器142.1.1 主要试剂142.1.2 仪器152.2 芳杂环高分子及其模型化合
14、物的合成152.2.1 聚苯基不对称三嗪及其模型化合物152.2.2 聚苯基对称三嗪及其模型化合物172.2.3 聚吡咙及其模型化合物192.2.4 聚苯基喹噁啉及其模型化合物212.2.5 聚酰亚胺、聚苯并咪唑及其模型化合物222.3 模型化合物的水解实验222.3.1 实验方法222.3.2 在100C沸水中水解的实验结果222.3.3 在250C高温水中水解的实验结果242.4 芳杂环高分子的水解252.4.1 实验方法252.4.2 各高聚物的结构与水解时间的关系252.4.2.1 PBI的高温水解252.4.2.2 As-PPT的水解262.4.2.3 S-PPT的水解272.4.4
15、.4 PY的水解292.4.3 各高聚物的耐高温水解能力大小和水解动力学302.5 本章小结32第三章 高分子及其模型化合物主要水解产物的分析333.1 分析方法和分析仪器343.1 聚苯基不对称三嗪及其模型化合物的水解产物分析343.1.1 模型化合物的水解产物343.1.2 聚苯基不对称三嗪的水解产物363.2 聚苯基对称三嗪及其模型化合物的高温水解产物373.2.1 模型化合物的水解产物373.2.2 聚苯基-对称三嗪的水解产物403.3 聚苯并咪唑及其模型化合物的水解产物413.3.1 模型化合物在250C下的水解产物413.3.2 聚苯并咪唑在250C下的水解产物413.4 聚吡咙及
16、其模型化合物的水解产物423.4.1 模型化合物在100C下的水解产物423.4.2 模型化合物在250C下的水解产物433.4.3 聚吡咙在250C下的水解产物463.5 聚酰亚胺及其模型化合物的水解产物473.6 聚苯基喹噁啉及其模型化合物的水解产物473.6.1 模型化合物在250C下的水解产物473.6.2 聚苯基喹噁啉在250C下的水解483.7 本章小结48第四章 高分子的电子结构及其耐水解特性504.1 高分子电子结构的计算方法514.1.1 芳杂环高分子的电子结构在高分子链上的传递性规律514.1.2 模型化合物几何构型优化方法的选择564.1.3 模型化合物的电子结构与计算方
17、法的关系564.2 芳杂环高分子水解的活性中心584.3 芳杂环高分子的电子结构及其水解特性604.3.1 不同温度下水的物理性质604.3.2 计算方法604.3.3 芳杂环高分子及其模型化合物的水解614.3.3.1 聚酰亚胺及其模型化合物的水解614.3.3.2 聚苯并咪唑及其模型化合物的水解624.3.3.3 聚吡咙及其模型化合物的水解644.3.3.4 聚苯基不对称三嗪及其模型化合物的水解664.3.3.5 聚苯基对称三嗪及其模型化合物的水解674.3.3.6 聚苯基喹噁啉及其模型化合物的水解694.4 芳杂环高分子耐高温水解能力大小的判据704.5 本章小结75第五章 芳杂环高分子
18、的水解动力学研究775.1 过渡态理论775.1.1 阿仑尼乌斯经验方程775.1.2 绝对化学反应速率785.2 计算方法805.3 芳杂环高分子及其模型化合物的水解历程835.3.1 聚酰亚胺及其模型化合物的水解历程835.3.2 聚苯并咪唑及其模型化合物的水解历程865.3.3 聚吡咙及其模型化合物的水解历程885.3.4 聚苯基不对称三嗪及其模型化合物的水解历程915.3.5 聚苯基喹噁啉及其模型化合物的水解历程935.3.6 聚苯基对称三嗪及其模型化合物的水解历程955.4 芳杂环高分子耐高温水解性能比较965.5 绝对水解速率975.5.1 水解反应动力学方程985.5.2 计算方
19、法985.5.3 速控步的反应速率常数的计算1015.5.4 关于动力学计算结果的进一步讨论1075.6 本章小结108结论110参考文献112致谢及声明123个人简历、在学期间的研究成果及发表的学术论文124物理常数及换算因子126主 要 符 号 对 照 表PI聚酰亚胺MPI聚酰亚胺模型化合物，N-苯基邻苯酰亚胺PBI聚苯并咪唑MPBI聚苯并咪唑模型化合物，N-苯基苯并咪唑PY聚吡咙PMDA-BDA均苯四酸二酐与联苯四胺合成的聚吡咙薄膜MPY聚吡咙模型化合物As-PPT聚苯基不对称三嗪MAsPPT聚苯基不对称三嗪单模型化合物，3,5,6-三苯基-1,2,4-三嗪DMAsPPT聚苯基不对称三嗪
20、双模型化合物(水解实验模型化合物)S-PPT聚苯基对称三嗪MSPPT聚苯基对称三嗪模型化合物，2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪PPQ聚苯基喹噁啉MPPQ聚苯基喹噁啉模型化合物，3,4-二苯基苯并二嗪HMPI聚酰亚胺模型化合物的质子化产物HMPY聚吡咙模型化合物的质子化产物HMPBI聚苯并咪唑模型化合物的质子化产物HMAsPPT聚苯基不对称三嗪模型化合物的质子化产物HMSPPT聚苯基对称三嗪模型化合物的质子化产物HMPPQ聚苯基喹噁啉模型化合物的质子化产物PDT热分解温度HPLC高效液相色谱 (High Performance Liquid Chromatography)HPCE高效毛细管电
21、泳色谱 (High Performance Capillary lectrophoresis)LC-MS液相色谱-质谱联用 (Liquid chromatography-Mass Spectrum)TIC总离子浓度 (Total Ion Content)ab initio基于第一原理的量子化学计算方法，常称从头算法DFT密度泛函理论 (Density Functional Theory)Ea化学反应的活化能 (Activation Energy)ZPE零点振动能 (Zero Vibration Energy)PES势能面 (Potential Energy Surface)TS过渡态 (Tra
22、nsition State)TST过渡态理论 (Transition State Theory)活化自由能(Activation Free Energy)k传输系数 (Transmission Coefficient)IRC内禀反应坐标 (Intrinsic Reaction Coordinates)ni虚频 (Imaginary Frequency)ONIOM分层算法(Our own N-layered Integrated molecular Orbital and molecular Mechanics)SCF自洽场 (Self-Consistent Field)SCRF自洽反应场 (S
23、elf-Consistent Reaction Field)引 言1.1 课题的背景和意义现代工业技术的发展，特别是能源部门的需求，使高温高压水广泛应用于相关的领域中，对国民生产和人民生活起着越来越重要的作用，例如：1. 在火力发电中，高温高压的水蒸汽被用作传递能量的介质来推动发电机工作；2以石油为主的传统能源正日益枯竭，蕴藏着巨大能量的核动力逐渐显示出其不可替代的重要性。在核反应堆中，高温高压的水被广泛用于传导能量的介质，它将核反应堆释放的能量以热能的形式传递到发电机组，再通过发电机将其转化成电能；3新型能源除核电外，地球深处的地热水也蕴藏着巨大的能量，合理开发利用地热水也是一条重要的合理利
24、用能源的途径。据统计，地球上许多地方都有着丰富的高温地热水，一些地方已经利用地热水进行冬季采暖。在我国的云南、北京等地也有丰富的地热水资源；4高温高压水也广泛应用于现代工业生产的许多领域。如在石油开采、化工生产和制药工业等的特殊场合都用到高温高压的水。在以上提到的环境中，这些高温高压的水通常都具有250C (39.7 MPa)或者更高温度，这就对用于这些环境中的材料提出了更高的要求1,2。然而，研究表明在如此高温度的水中，耐热性能良好的传统材料如陶瓷会发生粉化，玻璃也逐渐变得不透明，而聚有机硅、聚四氟乙烯、聚硅橡胶，聚酰亚胺等高分子材料也很快被破坏。耐高温耐水解高分子材料在上述工业技术领域具有
25、广泛的应用前景，可被用作涂料、粘合剂、绝缘材料、结构材料以及具有其它功能的特种材料。耐高温耐水解高分子材料首先必须是耐热高分子材料。耐热高分子材料经过半个多世纪的发展，取得了令人瞩目的成就，现已有多种商品化的产品，如芳族聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯并咪唑等3-10。1.2 耐热高分子材料的发展耐热高分子材料是指在230C的环境中经过数千小时，300C的环境中经过数百小时，540C的环境中经过数分钟或760C的环境中经过数秒种后仍能保持其力学性质不发生变化的高分子材料4。实验中则一般用热重分析(TGA)和恒热失重分析(IGA)来表征高分子的耐高温稳定性，通常应用的判断标准是：能否在高于300C的空气中
26、保持失重率在710%之间(TGA)，或能否在250C的空气中能长时间保持其重量不发生变化(IGA)5。自二十世纪五十年代末以来，由于航天、航空、信息技术、机械和化工等领域的需求，耐热高分子的研究得以迅速发展。这期间，研制开发了多种耐热高分子，其中一些已付诸应用。耐热高分子的种类主要有杂环高分子、芳环高分子、有机硅高分子以及有机氟高分子等，其中具有标志性的耐热高分子的发现和研究历史进程列于表1-1中。表1-1中所列高分子的结构表明，大部分耐热高分子链结构中都含有杂环特别是芳杂环。芳杂环高分子的问世是耐热高分子领域最重要的进展之一，在应用中占据了主导地位。因杂环高分子可采用的合成路线较多，并可方便
27、地对其主链和侧基进行化学修饰，已被广泛应用于制备各种耐高温工程塑料、薄膜、纤维及特种涂料等，目前已有多种商品化的产品7,8,10。虽然一些具有较强刚性分子链的芳杂环高分子在惰性气氛中的耐热能力可高达800C(在空气中也能耐600C以上高温)，但由于其不溶、不熔的特性使得其可加工性差，所以对耐热高分子的研究自70年代后主要致力于改善已有耐热高分子材料的可加工性而不是合成新的化合物5, 11-13。表1-1. 耐热高分子研究的主要历史进程5年 代耐热高分子1944聚噻唑(未进行结构表征)1950-1956关环不完全的聚丙烯腈1955聚苯撑苯乙烯1957聚苯(低分子量)1958聚噁二唑; 芳香聚酰胺
28、1959高分子量聚苯1960聚噁二唑; 聚-全氟烷基三嗪弹性体1961聚苯并咪唑(第一种重要的芳杂环高分子); 聚噁二唑; 聚双噻唑; 聚三唑1962含硼聚苯并咪唑1963聚噁二唑和聚三唑纤维; 可加工性聚三唑1964聚喹噁啉; 有规芳香聚酰胺; 1965聚醚喹噁啉; 苯并咪唑噁二唑共聚物; 聚苯并咪唑纤维; 聚吡咙(第一个梯形聚合物); 聚苯并噻唑; 聚苯并噁唑1966由聚丙烯腈环化得到的规整梯形聚合物; 聚异噁唑; 半梯形聚吡咙BBB(1,4,5,8-萘酐-联苯四胺)，全梯形聚吡咙BBL(1,4,5,8-萘酐-1,2,4,5-四胺基苯); 聚(吡嗪-喹噁啉); 聚(芘-喹噁啉); 有规芳香
29、聚酰胺1967聚噻二唑; 聚醚吡咙; 聚双苯基吡咙;线形聚苯基喹噁啉1968聚酰亚胺纤维1969聚吡嗪酰亚胺1971聚(碳硼烷-硅氧烷); 芳香二酐和四氨基蒽醌聚合得到梯形聚吡咙1972反渗透性1973聚(吡嗪-吡咙)1973改善已有聚合物的可加工性1.2 几种典型的芳杂环高分子1.2.1 聚酰亚胺（Polyimides, Pis）聚酰亚胺(PIs)是主链含有酰亚胺环结构的一类高分子化合物，其结构通式为：这类聚合物的合成、制备可采用两类方法：缩聚和加聚。缩聚法通常是先由四酸二酐和二胺及其衍生物在溶液缩聚得到可溶性聚酰亚胺酸(PPA)预聚物，然后再通过高温热固化得到产品。加聚法合成路线始于70年
30、代，一般先合成带有不饱和端基如马来酰亚胺、降冰片烯等低分子量的聚酰亚胺齐聚物，然后再通过热或催化聚合得到产品，这种合成路线解决了缩聚法中全芳聚酰亚胺不溶不熔而带来的可加工性差的缺点14,15。PIs具有优异的耐热性，被誉为耐高温高分子之王，绝大多数PIs在430575C空气中的热失重小于5% (t5%)。例如，由均苯四酸二酐(PMDA)，邻苯二胺(PPD)，间苯二胺(MPD)或联苯二胺(Bz)合成的PMDA-Bz, PMDA-PPD及PMDA-MPD在空气中的t5%高达500-575C15。Kapton HN膜(25 mm)在300C，275C和250C的空气中的老化实验表明其抗疲劳(断裂伸长
31、率从70%变到1)时间分别为三个月、一年和八年15。鉴于PIs具有优良的力学性质、耐热性、耐热氧化性、耐辐射性、耐有机溶剂性和电绝缘性等性质，在工业上得到了广泛应用，除可直接用作工程塑料外，还可用于制成薄膜、纤维、胶粘剂、树脂，中空纤维、可逆的渗透膜等。PIs在-200C260C之间具有优良的力学性能和电绝缘性，可在这些温度范围内长期使用，具有耐磨、抗摩、优良的耐热性、耐辐射性以及良好的尺寸稳定性。第二章 实验方法2.1 试剂和仪器2.1.1 主要试剂实验使用的主要试剂及其纯度等级和生产厂家如下：苯甲腈CP天津化学试剂厂对苯二甲腈AR北京化学试剂厂苯甲醛AR天津化学试剂厂对苯二甲醛CP北京化学
32、试剂厂水合肼AR(85%)北京化学试剂厂安息香CP北京化学试剂厂四醋酸铅AR日本东京化成公司邻苯二胺AR北京化学试剂厂对苯二胺盐酸盐AR北京化学试剂厂N,N-二甲基乙酰胺AR天津化学试剂厂甲苯酚AR北京化学试剂厂苯甲酸CP北京化学试剂厂邻苯二甲酸CP北京化学试剂厂间苯二甲酸CP北京化学试剂厂对苯二甲酸CP北京化学试剂厂均苯四酸二酐CP北京化学试剂厂联苯四酸二酐AR北京焦化厂2-苯基苯并咪唑AR美国Aldrich公司聚苯并咪唑AR美国Aldrich公司Kapton-H美国Dupont公司甲醇HPLC纯天津化学试剂厂2.1.2 仪器红外光谱用PE 2000 型傅立叶变换红外光谱仪测定，分辨率为2
33、cm-1;紫外光谱用HP8452A型二极管阵列紫外可见光谱仪测定，分辨率为2 nm，扫描波长范围190820 nm；有机化合物的质谱用MS-50 型质谱仪测定；元素分析用Heraeus型CHN快速分析仪测定。2.2 芳杂环高分子及其模型化合物的合成2.2.1 聚苯基不对称三嗪及其模型化合物As-PPT膜是由对苯二脒腙和1,4-双(苯乙二酮)苯缩聚得到的，这两种单体都从对苯二甲腈得到，其合成路线如图2-1所示41,42。图2-1. 聚苯基不对称三嗪的合成路线对苯二亚胺酸二乙酯盐酸盐：将升华提纯后的对苯二甲腈13.5 g (0.1054 mol)，绝对乙醇16 ml与干燥的1,4-二氧六环600
34、ml混合后于05C下通入干燥的氯化氢气体至饱和，然后于冰水中保存5天。过滤得白色固体产物，用无水乙醚洗涤、干燥后得27.5 g 对苯二亚胺酸二乙酯盐酸盐，产率89.2。对苯二亚胺酸二乙酯：取2.5 g对苯二亚胺酸二乙酯盐酸盐，用15%的KOH水溶液中和，过滤，用蒸馏水洗涤至中性，干燥后得1.4 g粗产品，用石油醚重结晶得1.1 g 产品，产率58.6%。对苯二脒腙：将1.0 g对苯二亚胺酸二乙酯溶于50 ml绝对乙醇中，然后加入5.01 g 水合肼(85%)，摇匀后于室温静置，溶液逐渐析出淡黄色沉淀，继续在室温反应24小时后过滤，用无水乙醚洗涤，干燥后得粗产品0.8 g，在惰性气体保护下用吡啶
35、重结晶得0.7 g产品，产率80.2%。元素分析：C, 50.02(50.00); H, 6.45 (6.25); N, 43.52 (43.75)。1,4-双(苯乙二酮)苯：该单体由中科院化学所卢凤才老师提供，其合成路线如图2-1中(3)(4)式所示。据文献报导，分子量较高的As-PPTs在200C下也具有很好的耐水解性41,42，为便于分析As-PPT的水解产物，实验中合成了两种不同分子量的As-PPT，其预聚物的比浓粘度h比浓分别为1.55, 0.65 dL/g (0.5%甲苯酚，30C)。合成方法如下：称取等摩尔比的对苯二脒腙和1,4-双(苯乙二酮)苯，加入一定量的新蒸甲苯酚使其溶解并
36、保持固含量在10左右，室温剧烈搅拌2小时后得到粘稠的预聚物溶液，放置24小时后过滤，将适量过滤后的预聚物溶液倾倒在水平放置的洁净玻璃板上，加热到70C左右使大部分溶剂挥发，然后在Ar气保护下于300C固化1.5小时，冷却后于水中脱膜得到厚度为2545 mm的淡黄色透明高分子膜。IR(film): 3058, 1599, 1489, 1442, 1383, 1360, 1269, 1129, 1078, 1014, 1004, 851, 765, 695, 601, 530 cm-1；UV(H2SO4): 364 nm。苯甲脒腙不稳定40故无法合成只含一个不对称三嗪环的模型化合物3,5,6-三苯
37、基-1,2,4-三嗪(MSPPT)，实验中采用含两个不对称三嗪环的双模型化合物(DMAsPPT)来代替，其合成路线如图2-2所示41。二苯乙二酮：将5.0 g 安息香(0.02356 mol)，35 ml醋酸，30 ml浓硝酸(65%-68%)在搅拌下于90C反应2小时，冷却后倒入冰水中，过滤得4.7 g粗产品，经无水乙醇重结晶后得4.3 g产品，产率85.2%。图2-2 聚苯基不对称三嗪双模型化合物的合成路线DMAsPPT：将0.2165 g对苯二脒腙(1.127 mmol)和120 ml无水乙醇加热回流至溶解，然后加入0.4758 g二苯乙二酮(2.263 mmol)，继续回流2小时，过滤
38、得到0.6 g粗产品，用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)重结晶得到0.5 g 产品，产率70.1%。IR(KBr): 3059，1503，1491，1443，1385，1270，1127，1080，1014，866，819，765，697，590，526 cm-1；熔点.:319-321C; 元素分析：C, 79.96(80.01); H, 4.45 (4.44); N, 15.59 (15.62)。2.2.2 聚苯基对称三嗪及其模型化合物S-PPT的合成路线如图2-3所示51。图2-3. 聚苯基对称三嗪的合成路线第三章 高分子及其模型化合物主要水解产物的分析3.1 聚苯基不对称三嗪及其模型化合
39、物的高温水解3.1.1 聚苯基不对称三嗪模型化合物高温水解产物的分析图3-1是聚苯基不对称三嗪模型化合物DMAsPPT高温水解后的水溶液的HPLC谱图，从谱图中出聚苯基不对称三嗪的模型化合物的水解液中的有4种水解产物，其主要水解产物其保留时间(tR)在13.52 min，通过外标法分析(与对苯二甲酸标准样品在相同的色谱条件下的保留时间相同)可确定其水解的主要产物是对苯二甲酸。图3-1 DMAsPPT在250C的高温水中水解20小时后的水溶液的HPLC谱图。(分离柱：北京分析仪器厂WYG-C18柱；流动相：H2O(0.3%HAc):CH3OH=70:30，流速：1.0 ml/min；检测波长：2
40、54 nm)用稀盐酸将DMAsPPT在250C的高温水中水解20小时后的水溶液酸化至pH1.0，然有用乙酸乙酯多次萃取水溶液21，蒸去有机溶剂得到少量白色固体物质，干燥后用FTIR、MS、NMR对水解的主要产物进行了表征。图3-2是DMAsPPT及其在250C的高温水中水解20小时后的水溶液经酸化后的萃取物的红外谱图。从图中可以看出不对称三嗪环的特征峰完全消失而在1689 cm-1 (nC=O伸缩振动), 2500-3000 cm-1(nO-H伸缩振动)，1286 cm-1 (nC-O) 以及780 cm-1 (苯环对位取代)出现了对苯二甲酸的吸收峰，通过与Satler标准谱图对比可以确定DM
41、AsPPT的主要水解产物是对苯二甲酸。图3-2 DMAsPPT及其在250C的高温水中水解20小时后的主要水解产物的红外光谱。(用KBr压片测定，(a)DMAsPPT；(b)DMAsPPT在250C的高温水中水解20小时后的水溶液经酸化后的萃取物)图3-3是DMAsPPT在250C的高温水中水解20小时后的水溶液经酸化后的萃取物的质谱谱图，从图中可以看出水解主要产物的分子量为166, 与对苯二甲酸(M=166)的分子离子峰吻合。该萃取物的NMR测试结果在化学位移为7.95 ppm (DMSO-d6) 处出现一个苯环对称取代的单峰。综上所述，DMAsPPT在250C的高温水中水解20小时后主要水
42、解产物是对苯二甲酸。图3-3 DMAsPPT在250C的高温水中水解20小时后的的水溶液经酸化后的萃取物主要水解产物的质谱。(固体样品直接进样)3.1.2 聚苯基不对称三嗪高温水解产物的分析图3-4是As-PPT在250C的高温水中水解经过100小时水解后的水溶液的HPLC谱图。图3-4 As-PPT在250C的高温水中水解100小时后的水溶液的HPLC谱图。(分离柱：北京分析仪器厂WYG-C18柱；流动相：H2O(0.3%HAc):CH3OH=70:30，流速：1.0 ml/min；检测波长：254 nm)从图3-4中仅在tR=13.61 min处出现一个强峰，所以水溶液中的主要水解产物也只
43、有一种，外标法分析表明其保留时间与对苯二甲酸标准样品在相同色谱的保留时间一致。将As-PPT在250C的高温水中水解100小时后的水溶液用稀盐酸酸化至pH=1.0，用乙酸乙酯多次萃取水溶液，合并有机相，蒸去溶剂得到少量白色固体物质，干燥后用FTIR、MS、NMR对该萃取物进行了表征，结果如下：IR (KBr, cm-1): 2500-3000, 1681, 1574, 1508, 1424, 1283, 1135, 1112, 1019, 937, 880, 781, 731, 529; MS (m/e): 166 (M+); NMR(DMSO-d6): 8.01(s)。根据以上分析，As-P
44、PT在250C的高温水中的水解历程和其模型化合物DMAsPPT在250C的高温水中的水解历程相似，它们的主要水解产物都是对苯二甲酸。3.1.3 聚苯基不对称三嗪及其模型化合物高温水解小节根据以上分析结果及As-PPT、DMAsPPT的化学结构可以看出：1. 水解的主要产物都是对苯二甲酸；2. 从As-PPT、DMAsPPT的结构分析表明对苯二甲酸的生成是不对称三嗪环被水解的结果，这进一步证明了水解的活性中心是杂环部分，而苯环却相对比较稳定，水解的最终主要水解产物是对苯二甲酸；3. 它们水解应该历程是相似的，因此可以通过模型化合物的水解历程推断高分子的水解历程。3.2 聚苯基对称三嗪及其模型化合
45、物的水解产物分析3.2.1 2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪的水解产物分析第二章的研究结果表明，S-PPT的模型化合物2,4,6-三苯基-1,3,5-三嗪(MSPPT)在100C的沸水中具有很好的稳定性，在250C的高温水中MSPPT却发生了水解。图3-5是MSPPT在250C的高温水中水解20小时后的水溶液的HPCE谱图。图3-5 MSPPT在250C的高温水中水解20小时后的水溶液的HPCE谱图，(a)水解后的水溶液，(b)将苯甲酸加入水解后的水溶液的混合样品。(毛细管柱：75mm25cm；缓冲溶液：25 mmol/L 的硼砂(pH=9.20)，电泳电压：15 kV；进样方式：5秒压力进样；检测波长：214 nm；温度：25C)从图3-5(a)可以看出，MSPPT在250C的高温水中水解20小时后的水溶液仅
