螺旋取代聚炔手性熒光納米粒子的制備及性能研究.pdf

1、近年來，螺旋取代聚炔作為一種具有特殊二級結(jié)構(gòu)的新型共軛聚合物材料得到了高分子科學家們越來越多的關(guān)注。聚乙炔本身所具有的單雙鍵交替共軛結(jié)構(gòu)賦予了它獨特的性能，諸如導電性、順磁性等，然而聚乙炔材料難以溶解、難以加工、穩(wěn)定性較差，限制了它的實際應(yīng)用。研究者們?yōu)榱烁纳埔陨喜蛔?，通過采用適當?shù)幕鶊F替代聚乙炔重復單元中的H，制備了一系列單取代和雙取代的聚乙炔衍生物，并發(fā)現(xiàn)這些聚合物中的一部分具有十分美觀的螺旋形二級結(jié)構(gòu)（即螺旋取代聚炔）。螺旋取代聚

2、炔由于具有特殊的空間結(jié)構(gòu)、共軛主鏈以及功能化的取代基，表現(xiàn)出了許多有趣的性能，諸如:光學活性、對映體分離、手性識別、不對稱催化以及螺旋記憶性等。
　　熒光是一種早就為人們所熟知的自然現(xiàn)象，然而將其與螺旋取代聚炔相結(jié)合則很有可能得到一種全新的具有特殊功能的材料。在本論文中，我們制備了一種具有熒光功能的炔類單體和另一種兼具手性與熒光性的炔類單體，并通過沉淀聚合法得到了兩種相應(yīng)的聚合物納米粒子。其中對熒光納米粒子的研究揭示了炔類單體的沉

3、淀聚合機理，另一方面，手性熒光納米粒子則表現(xiàn)出了顯著的手性識別性能。
　　本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1、制備與表征了熒光取代炔單體“N-炔丙基丹磺酰胺”，在丁酮/正庚烷體系中進行沉淀聚合，于一定溶劑配比下，得到了直徑大約為600nm的具有規(guī)整球形、尺寸分布均一的熒光納米粒子。通過對相應(yīng)聚合物在不同溶劑中與變化溫度下的紫外光譜表征與分析，說明納米粒子中的聚合物具有螺旋結(jié)構(gòu)。同時由于聚合體系中不具備手性因素，如我們所預期的

4、，圓二色譜分析表明該聚合物不具備單手螺旋構(gòu)象。通過熒光光譜表征與熒光顯微鏡觀察，說明所得納米粒子具有較強的熒光性能(激發(fā)波長:340nm;最大發(fā)射波長500nm)。本論文進一步結(jié)合SEM與熒光顯微鏡表征，觀察、跟蹤了該種炔單體沉淀聚合的成球過程，揭示了成球機理。本論文開拓了制備螺旋取代聚炔功能納米材料的新方法，拓寬了螺旋取代聚炔的潛在應(yīng)用。
　　2、通過多步反應(yīng)，制備并表征了一對同時具有手性與熒光性的取代乙炔類單體對映體。在三氯甲

5、烷/正庚烷體系中進行沉淀聚合，在適當?shù)娜軇┡浔认拢频昧酥睆酱蠹s為910nm的球形規(guī)整、尺寸較為均一的手性熒光納米粒子(L-與D-CFMPs)。通過圓二色譜的表征分析，說明這一對單體聚合所得的聚合物納米粒子具有光學活性，相應(yīng)聚合物（數(shù)均分子量為8700g/mol）具有對映的單手螺旋構(gòu)象。由于納米粒子及其相應(yīng)聚合物同時具備了手性與熒光性，本論文進一步對它們進行了手性識別方面應(yīng)用的初步探索。若將以上納米粒子中的一個對映體(L-CFMPs)分