4. Пористый органический полимер на основе каликс[4]пиррола для улавливания брома
В своем исследовании Галан и коллеги [8] сообщают о простом в приготовлении азосоединенном органическом полимере на основе каликс[4]пиррола (C4P-POP), который обеспечивает эффективное улавливание брома.
Пористый органический полимер на основе каликс[4]пиррола, используемый в этом исследовании (C4P-POP), был получен с помощью процедуры диазосоединения в одной емкости, включающей реакцию между каликс[4]пирролом, функционализированным резорцином (C4P), и бифенилдиамином (рис. 8). Он был выделен в виде красного твердого вещества с выходом около 95% после осаждения и последующей экстракции Сокслетом. Полученный таким образом C4P-POP был охарактеризован с помощью инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FT-IR), твердотельной кросс-поляризационной ЯМР-спектроскопии с магическим углом вращения (CP/MAS) 13C, измерений изотерм адсорбции/десорбции азота, термогравиметрического анализа (TGA), порошковой рентгеновской дифракции (PXRD) исследования и сканирующая электронная микроскопия (СЭМ).
Рисунок 8. (а) Синтез C4P-POP и (б) Илллюстрация, показывающая селективную адсорбцию брома C4P-POP
Рисунок 9. (а) ИК-спектры бифенилдиамина, C4P и C4P-POP. (b) СЭМ-изображение C4P-POP. (c) Твердотельный спектр ЯМР C4P-POP 13C CP-MAS. (d) Изотермы сорбции газа N2 для C4P-POP.
Было обнаружено, что C4P-POP улавливает бром в качестве паров и из фазы источника циклогексана с максимальной поглощающей способностью 3,6 и 3,4 г·г−1 соответственно. Эксперименты по проточной адсорбции показали, что C4P-POP удаляет 80% брома из 4,0 мм раствора циклогексана при расходе 45 мл·ч-1. C4P−POP также позволяет селективно улавливать бром из смеси брома и йода в циклогексане в соотношении 1:1.
Рисунок 10. (а) Зависящее от времени изменение цвета раствора циклогексана брома (20,0 мм, 3,0 мл), наблюдаемое при добавлении C4P-POP (8,0 мг). (b) Спектры поглощения в ультрафиолетовом/видимом диапазоне раствора циклогексана брома (4,0 мм, 2,0 мл), записанные в зависимости от времени после добавления 3,0 мг C4P-POP, и (c) соответствующее процентное содержание брома, остающееся в растворе циклогексана (b).
Авторы статьи выяснили, что эта система примечательна еще и тем, что она позволяет отделять Br2 от I2 и получать равновесный продукт IBr. В ходе предварительной работы было обнаружено, что при воздействии 8,0 мг C4P-POP на водный раствор брома (10,0 мм, 3 мл) исходный оранжевый раствор становился бесцветным в течение 6 ч.
Рисунок 11. (а) Зависящее от времени изменение спектра поглощения в УФ/видимом диапазоне исходного раствора циклогексана брома/йода (2,0 мл, молярное соотношение 1:1, по 2,0 мм в каждом галогене), наблюдаемое при добавлении 3,0 мг C4P-POP. (b) схема, показывающая удаление Br2 на основе C4P POP и, следовательно, очистку IBr от раствора циклогексана Br2- I2 в соотношении 1:1. Вставка: Фотографии (вверху) раствора брома/йода (молярное соотношение 1:1) в циклогексане (2,0 мм на каждое содержание галогена, 3,0 мл) в отсутствие C4P-POP; (внизу) того же раствора после контакта с C4P-POP (6,0 мг).
Таким образом, авторы предполагают, что надлежащим образом разработанные пористые органические полимеры, такие как описанный выше, могли бы помочь решить проблемы, связанные с улавливанием, хранением, очисткой и транспортировкой брома и других реакционноспособных субстратов.