介绍
双环己基-3,4,3',4'-四酸二酐由两个环己烷环通过单键桥接形成双环己烷骨架，两个环己烷环上分别稠合一组邻苯二甲酸型的酸酐环，整体拥有两对环状酸酐（五元酸酐环）结构；环己烷饱和脂环结构让分子具备优异柔性、脂溶性与耐热性，酸酐基团处于环上邻位，环张力使酸酐羰基亲电性显著提升，同时双酸酐对称分布，可实现双位点同步反应，空间位阻远小于芳香族联苯四酸二酐，和不同亲核底物的反应适配性更广。
图一 双环己基-3,4,3',4'-四酸二酐
反应特性
与水的水解开环反应
双环己基-3,4,3',4'-四酸二酐遇水可发生酸酐水解反应，两组酸酐环分步或同步开环，最终生成双环己基-3,4,3',4'-四羧酸，是酸酐最基础的反应特性；反应可在加热、酸碱催化条件下加速进行，产物两端生成四分子羧基，水溶性大幅提升。水分子作为亲核试剂进攻酸酐环缺电子的羰基碳，羰基π键断裂形成四面体中间体，随后酸酐环的C-O醚键断裂开环，生成一端羧基、一端羧酸根的单开环中间体；另一组酸酐环重复相同亲核进攻-开环过程，最终得到四羧酸产物，酸碱环境可分别通过活化羰基、增强水亲核性加快反应速率。
与芳香二胺的聚酰亚胺聚合反应
双环己基-3,4,3',4'-四酸二酐可和4,4'-双氨基-2,2'-双三氟甲基联苯这类芳香二胺发生逐步缩聚反应，先形成聚酰胺酸预聚体，再经热/化学亚胺化闭环生成脂环族聚酰亚胺；双酸酐的双反应位点能和二胺交替键合形成高分子长链，脂环骨架可改善芳香聚酰亚胺难溶、深着色的缺陷。芳香二胺的氨基氮带有孤对电子，亲核进攻酸酐羰基碳，发生亲核加成-消除，酸酐开环生成酰胺键与侧羧基，得到聚酰胺酸；后续升温或加脱水剂时，相邻羧基和酰胺基分子内脱水闭环，重新形成酰亚胺五元环结构，最终构筑高分子量聚酰亚胺材料，三氟甲基的位阻效应可调控聚合速率与聚合物成膜性能。
与脂肪伯胺的酰亚胺化改性反应
双环己基-3,4,3',4'-四酸二酐能和2-氨基-1-丁醇这类带羟基的脂肪伯胺发生单分子双酰亚胺化反应，氨基优先和酸酐完成亚胺化，分子侧链保留羟甲基活性位点；脂肪胺位阻更小、亲核活性高于芳香胺，室温或温和加热即可高效反应，可制备带羟基功能侧基的双酰亚胺精细化学品。脂肪伯胺的伯氨基对酸酐羰基进行亲核加成，酸酐开环生成酰胺羧酸中间体，体系升温后分子内羧基与酰胺基脱水闭环生成酰亚胺环；两分子脂肪胺分别和分子两端的两组酸酐发生相同闭环反应，氨基完成酰亚胺键合，分子自带的羟烷基不参与主反应、完整保留，最终得到双酰亚胺衍生物，保留的羟基还可进一步开展酯化、醚化等后续修饰反应。
案例
例如双环己基-3,4,3',4'-四酸二酐与2,2'-双 (三氟甲基) 联苯胺反应制备十二氢-2,2'-双(2,2'-双(三氟甲基)-4'-氨基-1,1'-联苯-4-基)-[5,5'-联-1H-异吲哚]-1,1',3,3'(2H,2'H)-四酮。将2,2'-双(三氟甲基)联苯胺（52.27 g，163.24 mmol，10当量）、双环己基-3,4,3',4'-四羧酸二酐（5 g，16.32 mmol）与N-甲基吡咯烷酮（5 mL）混合，在惰性氛围下220℃加热1小时，随后保持相同温度真空加热1小时。混合物冷却后用乙酸乙酯溶解，经硅藻土吸附后进行硅胶柱色谱纯化，采用正己烷与乙酸乙酯的混合溶剂梯度洗脱。合并含纯产物的馏分，用旋转蒸发仪蒸除洗脱剂，残留物于150℃真空干燥，得到8.92 g目标化合物[1]。
图二 与芳香二胺的聚酰亚胺聚合反应
参考文献
[1]Current Patent Assignee: MITSUI CHEMICALS - EP1460058, 2004, A1
[2]Current Patent Assignee: EI DU PONT DE NEMOURS - WO2019/222304, 2019, A1
[3]Current Patent Assignee: JNC - JP2017/202988, 2017, A