螺旋取代聚炔手性荧光纳米粒子的制备及性能研究

发布时间：2018-12-06 21:17

【摘要】：近年来,螺旋取代聚炔作为一种具有特殊二级结构的新型共轭聚合物材料得到了高分子科学家们越来越多的关注。聚乙炔本身所具有的单双键交替共轭结构赋予了它独特的性能,诸如导电性、顺磁性等,然而聚乙炔材料难以溶解、难以加工、稳定性较差,限制了它的实际应用。研究者们为了改善以上不足,通过采用适当的基团替代聚乙炔重复单元中的H,制备了一系列单取代和双取代的聚乙炔衍生物,并发现这些聚合物中的一部分具有十分美观的螺旋形二级结构(即螺旋取代聚炔)。螺旋取代聚炔由于具有特殊的空间结构、共轭主链以及功能化的取代基,表现出了许多有趣的性能,诸如：光学活性、对映体分离、手性识别、不对称催化以及螺旋记忆性等。荧光是一种早就为人们所熟知的自然现象,然而将其与螺旋取代聚炔相结合则很有可能得到一种全新的具有特殊功能的材料。在本论文中,我们制备了一种具有荧光功能的炔类单体和另一种兼具手性与荧光性的炔类单体,并通过沉淀聚合法得到了两种相应的聚合物纳米粒子。其中对荧光纳米粒子的研究揭示了炔类单体的沉淀聚合机理,另一方面,手性荧光纳米粒子则表现出了显著的手性识别性能。本论文的主要研究内容如下：1、制备与表征了荧光取代炔单体“N-炔丙基丹磺酰胺”,在丁酮/正庚烷体系中进行沉淀聚合,于一定溶剂配比下,得到了直径大约为600nm的具有规整球形、尺寸分布均一的荧光纳米粒子。通过对相应聚合物在不同溶剂中与变化温度下的紫外光谱表征与分析,说明纳米粒子中的聚合物具有螺旋结构。同时由于聚合体系中不具备手性因素,如我们所预期的,圆二色谱分析表明该聚合物不具备单手螺旋构象。通过荧光光谱表征与荧光显微镜观察,说明所得纳米粒子具有较强的荧光性能(激发波长：340 nm；最大发射波长500 nm)。本论文进一步结合SEM与荧光显微镜表征,观察、跟踪了该种炔单体沉淀聚合的成球过程,揭示了成球机理。本论文开拓了制备螺旋取代聚炔功能纳米材料的新方法,拓宽了螺旋取代聚炔的潜在应用。2、通过多步反应,制备并表征了一对同时具有手性与荧光性的取代乙炔类单体对映体。在三氯甲烷/正庚烷体系中进行沉淀聚合,在适当的溶剂配比下,制得了直径大约为910 nm的球形规整、尺寸较为均一的手性荧光纳米粒子(L-与D-CFMPs)。通过圆二色谱的表征分析,说明这一对单体聚合所得的聚合物纳米粒子具有光学活性,相应聚合物(数均分子量为8700 g/mol)具有对映的单手螺旋构象。由于纳米粒子及其相应聚合物同时具备了手性与荧光性,本论文进一步对它们进行了手性识别方面应用的初步探索。若将以上纳米粒子中的一个对映体(L-CFMPs)分散在水中,则能够通过荧光强度变化识别丙氨酸对映体(非均相识别)；将其溶于三氯甲烷中,则能够通过荧光强度变化识别苯乙胺对映体(均相识别)。而另一个对映体(D-CFMPs)则不具备识别功能。我们对于以上手性识别现象进行了探讨,且提出了可能的识别机理。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O631;TB383.1

【共引文献】

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本文编号：2366674