可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合在星形聚合物合成中的应用

可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合作为一种新型活性自由基聚合,由于其具有单体适用面广、操作条件温和、实施聚合的方法多--本体、溶液、乳液、悬浮聚合均可的优点已经在分子设计方面取得了广泛的应用.星形聚合物作为一种特殊结构的聚合物,由于其具有较低的结晶度、较小的流体动力学体积等独特的性质,越来越引起研究者的重视.本文综述了近几年来采用RAFT法合成星形聚合物的研究进展.根据合成星形聚合物所用的RAFT多官能团试剂种类,对RAFT法合成星形聚合物的反应进行了分类.     

含香豆素基团超支化星形聚合物的合成与表征

设计并合成了含有香豆素基团的自引发单体, 与2-(2-甲氧基乙氧基)乙基甲基丙烯酸酯(MEO₂MA)进行自缩合乙烯基共聚合后得到超支化聚合物H-PMEO₂MA. 以其作为大分子引发剂, 进行二甲氨基乙基甲基丙烯酸酯(DMAEMA)的原子转移自由基聚合, 合成了具有温度响应性的超支化星形聚合物H-PMEO₂MA-star-PDMAEMA. 将此超支化星形聚合物在水中自组装成胶束后, 利用支化点处香豆素基团的光二聚性能, 在λ=320 nm的紫外光照射下进行香豆素间的光交联反应, 形成核交联胶束. 此核交联胶束在254 nm紫外光照射下则会发生解交联反应. 采用尼罗红作为模型药物, 将其装载到超支化星形聚合物胶束中, 研究了不同条件下的药物释放行为.     

AB_2型星形杂臂偶氮液晶聚合物的合成及表征

通过原子转移自由基聚合(ATRP)与ATRP衍生物化学修饰结合的方法,合成了一系列AB2型星形杂臂偶氮液晶聚合物.其中,A为聚苯乙烯,B为聚6-[4-(4′-甲氧基苯基)偶氮苯氧基己酯](PMMAZO).合成分三步进行.首先,以ATRP方法得到ω-溴聚苯乙烯活性链PS(Br).然后对PS(Br)进行化学改性,得到带两个末端溴原子的聚苯乙烯活性链PS(Br)2·最后,以PS(Br)2作为双官能团大分子引发剂,引发6-[4-(4′-甲氧基苯基)偶氮苯氧基]己酯(MMAZO)发生ATRP聚合,得到星形杂臂PS(PMMAZO)2聚合物.进一步对聚合产物进行了GPC和1H-NMR分析.结果表明合成产物是预期的星形杂臂聚合物,产物分子量可控且分子量分布狭窄.同时,以DSC和POM表征了星形杂臂聚合物的液晶性.     

HBPS-PEO多臂星形聚合物电解质的合成及离子导电性的研究

通过叠氮化超支化聚苯乙烯(HBPS-N3)与端炔基聚乙二醇单甲醚(ay-PEO)的点击反应,合成了以超支化聚苯乙烯(HBPS)为核、不同分子量的聚氧化乙烯(PEO)为臂的多臂星形聚合物(HBPS-PEO),并利用ATR-FTIR,1H-NMR,GPC对合成的星形聚合物的结构进行了表征.将该种星形聚合物与双三氟甲基磺酰亚胺锂(LiTFSI)进行复合,制备了星形聚合物为基体的聚合物电解质,通过交流阻抗技术和DSC对该聚合物电解质的离子导电性能及热性能进行了研究.结果表明,星形结构可以在一定程度上抑制结晶的形成,这种新型的星形聚合物电解质的室温电导率明显高于相应的线形聚合物电解质,当n(EO)/n(Li)=40,PEO臂的分子量为1000时,该星形聚合物电解质的离子电导率最高,30℃时为6.7×10-5Scm-1,40℃时可以达到1.2×10-4Scm-1;TGA结果表明,制备的星形聚合物的初始分解温度(Tonset)都高于360℃,具有良好的热稳定性.     

树枝状聚(醚-酰胺)基胶束的制备及其形貌研究

采用ε-己内酯(CL)开环聚合的方法首先合成树枝状聚(醚-酰胺)基(DPEA)星形聚合物star-PCL,再与异氰酸基封端的PEG(PEG-NCO)偶合制备了两亲性树枝状聚(醚-酰胺)基星形嵌段聚合物star-PCL-b-PEG.利用FT-IR、1H-NMR和GPC分析测试手段对star-PCL-b-PEG的结构进行了表征.通过滴加选择性溶剂的方法,制备了star-PCL-b-PEG以水为介质的类似"平头"聚集体胶束溶液.采用荧光光谱法测得star-PCL-b-PEG水溶液的临界胶束浓度(CMC)为1.623mg/L;采用激光光散射仪测得其在浓度0.15mg/mL和0.5mg/mL的流体力学半径分别为86.2nm和224.6nm,其多分散指数分别为0.115和0.197.透射电镜(TEM)观察发现胶束的形貌受共溶剂的特性,初始聚合物浓度,水含量等因素的影响.     

ATRP法合成结构对称的双羧基聚苯乙烯及其超分子的形成

从二甲苯出发,经过溴甲基化反应、氧化反应、酯化反应和溴代反应,合成了一种四官能团的引发剂,4,6-二(溴甲基)-1,3-苯二甲酸二甲酯.用该引发剂引发苯乙烯进行原子转移自由基聚合,实验结果表明聚合反应具有活性自由基聚合的特征.通过苯乙烯的本体聚合反应获得了分子量可控、双酯基位于聚合物链中间的聚苯乙烯.经过水解反应,使聚合物中的双酯基被水解成双羧基,从而得到了结构对称的两亲性聚合物,双羧基聚苯乙烯.利用该聚合物具有分子识别的特性,与十二烷胺形成了离子键超分子化合物.此工作为超分子星形聚合物的设计合成提供了简便快捷的方法.     

AB_2型β-环糊精功能单体及其水溶性超支化聚合物的合成与表征

为了得到结构确定的β-环糊精大单体并用于超支化聚合,通过对β-环糊精上6位伯羟基和2位仲羟基的多步功能化改性得到了同时含有Si—H和—CH CH2基团的AB2型β-环糊精大单体,并利用硅氢加成反应一步法合成了一种新型的水溶性超支化聚合物,其具有β-环糊精空腔和超支化空穴两种疏水单元,从而可构建出一种新颖的超分子体系.采用1H-NMR、13C-NMR、飞行时间质谱和元素分析对AB2单体及其聚合物的结构进行了表征.结果表明,单体和聚合物的结构与所设计的分子结构相符合.凝胶渗透色谱/多角度激光光散射(SEC/MALLS)联用仪测得该聚合物的数均分子量、分子量分布及特性黏数分别为36690、1.887和15.8mL/g.     

分子印迹球状β-环糊精聚合物的合成及性能研究

利用分子印迹技术,以β-环糊精为功能单体,甲苯-2,4-二异氰酸酯为交联剂,茶碱为模板分子,合成了分子印迹β-环糊精聚合物。采用反相悬浮聚合的方法,以戊二醛为交联剂,用聚乙烯醇(PVA)包埋环糊精聚合物合成了分子印迹球状β-环糊精聚合物(MI-CDPs)吸附剂,对聚合物的合成条件进行了考察,并利用静态吸附方法对球状MI-CDPs的吸附性能进行研究,结果表明,球状MI-CDPs对水溶液中的茶碱分子表现出良好的分子识别能力,实现了对水溶液中茶碱的分子识别,证实在pH=9时,球状MI-CDPs的吸附性能最佳。     

含手性亚胺侧基聚苯乙烯衍生物的设计及其在酸碱诱导下的手光响应性质

以N-(2-羟基-1-萘基)亚甲基-(S)-α-苯基乙胺为模型分子,考察了脱质子前后该手性Schiff碱溶液手光性质的变化,利用DFT计算探讨手光信号反转机理.结果表明,手光反转源于分子内氢键的断裂与形成及伴随的C—C单键旋转所引起的构象转变,且前后2种构象处于拟对映关系.这一发现意味着通过单键旋转操控分子构象转变可作为构建手性开关的一种有效途径.在此基础上设计、合成了苯乙烯型手性功能单体(VNP)及相应的光学活性聚合物.由于邻位基团的协同效应,聚合物的手光性质对酸碱刺激表现出比单体更灵敏的响应性和可重复性.当循环加入H+和OH-时,聚合物溶液的CD信号(382 nm处的Cotton效应)以"ON"-"OFF"方式发生可逆转变,以此为输出信号可无损耗重复至少5次,实现了通过酸碱调控的无损输出的新型聚合物基手性开关.此外,基于该手性开关体系构建了典型的"禁阻"(IHIBIT)分子逻辑门.     

温敏星形树枝化聚合物的制备及表征

通过两步可逆-加成断裂链转移(RAFT)聚合反应制备了双嵌段树枝化共聚物PPDSn-b-PG1m,以此嵌段共聚物为臂,进一步以1,2-乙二硫醇为交联剂通过二硫键与巯基的交换反应实现核交联,采用"先臂后核"法设计制备了系列以烷氧醚树枝化聚合物为臂的温敏星形树枝化聚合物PPDSn-b-PG1m-SS.采用1H-NMR、GPC对目标星形树枝化聚合物的结构和分子量进行了分析表征;利用变温UV-Vis光谱和原子力显微镜等分别考察了目标星形树枝化聚合物水溶液的温敏行为及其分子形貌特征.结果表明,该类星形树枝化聚合物具有与母体树枝化聚合物类似的优异温敏行为(相转变温度~36?C),其单分子尺寸较大,且随着臂长的不同在底物上分别呈现出明显的星状或球状形貌.     

光敏感三臂星形聚[甲基丙烯酸2-(二甲氨基)乙酯]的合成及其光敏性能研究

以香豆素为光敏感基元,通过多步反应制备了三臂ATRP引发剂C-Br3,然后以CuBr/PMDETA为催化体系、甲基丙烯酸2-(二甲氨基)乙酯(DMAEMA)为单体,ATRP聚合法制备了三臂星形聚合物C-(PDMAEMA)3.用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、紫外-可见光分光光度计(UV-Vis)和核磁共振仪(1H-NMR)等对C-Br3及聚合物进行了结构表征.研究表明,该三臂星形聚合物可在水中直接形成胶束,且该聚合物可在365和254 nm交替紫外光照下发生可逆光二聚反应.纳米粒度跟踪显示,光照前其胶束粒径为(87.7±27.8)nm、呈高斯分布;而在365和254 nm光反应后,聚合物胶束粒径大小与分布仅发生微弱变化.这可能是因为在光二聚反应前后,聚合物的双亲结构变化微弱所致.     

β-环糊精星形聚合物负载苯丁酸氮芥性能

通过原子转移自由基聚合,以溴化改性β-环糊精为引发剂,合成了星形聚合物β-环糊精-聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(β-CD-PDMAEMA).采用红外光谱和核磁共振氢谱确定了星形聚合物的结构.分别在乙醇和水介质中,以β-CD-PDMAEMA为载体负载抗癌药物苯丁酸氮芥(CLB).通过紫外吸收光谱分析比较了2种介质中β-CD-PDMAEMA对CLB的载药效率及在37℃、不同p H值下的体外释药性能,分析了释药机理.结果表明,与乙醇相比,以水为介质时CLB能更多地通过主客体作用进入星形聚合物内核β-CD的疏水空腔,从而有更高的载药率,药物突释期短、突释量少,具有持续、高效的释放性能. CLB的释放属于扩散控制机理,PDMAEMA臂的质子化程度影响释药速率和累积释药量,表现出明显的p H响应性,酸性环境更有利于CLB的释放.     

聚N-异丙基丙烯酰胺/β-环糊精离子聚合物的合成与表征

基于β-环糊精(β-CD)的超分子包合特性,最近几年我们对环糊精聚合物的药物控制释行为进行了广泛的探索性研究,通过分子设计合成并表征了一系列基于温度敏感性聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)和β-CD的但却具有不同结构与性能的新型聚合物,研究发现,这些聚合物不但具有PNIPAM的热敏性,也具有β-CD的超分子包合性,并表现出独特的药物控释性能。     

紫外光聚合法制备L-DBTA手性分子印迹聚合物的研究Ⅰ.紫外光聚合制备条件

以丙烯酸为功能单体,二苯甲酰-L-酒石酸(L-DBTA)为模板分子,三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)为交联剂,采用光聚合方法合成了L-DBTA手性分子印迹聚合物,讨论了功能单体种类、功能单体用量、交联剂用量、引发剂用量、三乙胺用量、光聚合温度、光聚合时间、光强度等对L-DBTA手性分子印迹聚合物合成的影响。通过L-DBTA手性分子印迹聚合物对底物的结合实验分析,表明手性分子印迹聚合物对L-DBTA具有很好的识别性,L-DBTA的选择性比二苯甲酰-D-酒石酸(D-DBTA)高,其分离因子可达5．41。     

用多官能链转移剂通过普通自由基聚合制备两亲性杂臂星形聚合物

以偶氮二异丁腈为引发剂,四(3-巯基丙酸季戊四醇四酯)(PETMP)为链转移剂进行甲基丙烯酸甲酯(MMA)的自由基聚合,得到了含有残余巯基的聚甲基丙烯酸甲酯大分子链转移剂(HS-PMMA).然后,以HS-PMMA作为大分子链转移剂进行甲基丙烯酸叔丁酯(tBMA)的自由基聚合,合成了杂臂星形聚合物.最后,将所得杂臂星形聚合物的PtBMA链段水解得到了两亲性杂臂星形聚合物.     

基于原子转移自由基聚合技术的偶氮苯星形液晶聚合物的合成与表征

利用原子转移自由基聚合(ATRP)技术合成了含不同端基取代基的偶氮苯三臂星形侧链液晶聚合物. 均苯三酚与2-溴异丁酰溴通过酯化反应制备三官能团引发剂, 引发偶氮苯单体6-[4-(4-甲氧基苯基偶氮)酚氧基]己基甲基丙烯酸酯(MMAzo)或6-[4-(4-乙氧基苯基偶氮)酚氧基]己基甲基丙烯酸酯(EMAzo)的ATRP反应. 利用核磁共振氢谱(¹H NMR)、凝胶色谱(GPC)、差示扫描量热法(DSC)和偏光显微镜(POM)等手段对星形聚合物进行表征. 星形聚合物的液晶性与相应均聚物相似, 但偶氮苯端基取代基的不同导致星形聚合物的液晶性差别显著. 在紫外/可见光照射下星形聚合物呈现明显的异构化转变.     

不同受体单元的两个聚合物光伏性质

合成了两个不同受体的共轭聚合物联噻唑-苯并噻二唑-咔唑共聚物(HSD-5);四氟苯-并二噻吩-咔唑共聚物(HSD-7),研究了其热学、光物理和光伏性质.由电化学结果显示两个聚合物的带隙分别为2.16和2.53 e V.用聚合物/[6,6]-苯基-C71-丁酸甲酯(PC71BM)作为活性层构筑了本体异质结聚合物太阳能电池的能量转换效率分别为0.36%和0.73%.同时,研究表明含氟材料由于碳-氟键高度极化改变了聚合物分子间的作用力,对活性层的形貌产生显著影响;多元受体单元间较大的扭转角会降低共轭电子离域程度,不利于分子内因电荷转移对光子的吸收,拓宽了聚合物的能带隙.最后,结合实验结果分析了两种材料制备的器件能量转换效率较低的原因.     

酶-光偶联催化系统中分子-电子-质子传递过程与机制（英文）

酶-光偶联催化系统(EPCS)集成了半导体的光吸收能力和酶的高活性/特异性,可模拟自然界光合作用实现太阳能驱动的有用化学品合成.作为EPCS中的“能量货币”,辅因子(如NAD(P)+和NAD(P)H)参与了约80%的酶促氧化还原反应,且在酶-光间充当物质/能量交换的枢纽.然而, EPCS涉及光催化和酶催化反应,涉及分子、电子和质子传递过程,属于典型的复杂多相反应,导致其光-化学转化效率与理论值差距较大.本文从微观尺度对EPCS中分子-电子-质子传递过程进行了理解和剖析,系统介绍了自然界光合作用和EPCS中的“新三传”(即质量传递、热量传递和动量传递)现象.与传统化工领域通过强化宏观尺度上“三传”提升单元操作过程效率的方法类似,本文总结并提出了通过协调优化“新三传”(即分子传递、电子传递和质子传递)来强化EPCS中物质-能量耦合关系,进而提升光-化学转化效率的新策略.其中,分子传递主要包括电子供体分子从反应液向催化剂传递以及辅因子分子在光催化模块和酶催化模块间穿梭;电子传递主要包括光生电子从其生成位点到光催化剂表面进而到电子媒介的传递;质子传递主要包括质子从溶液或催化剂表面向电子媒介的传...     

“线性-超支化”超分子聚合物的制备及光响应性自组装行为研究

报道了一种"线性-超支化"超分子聚合物的制备、自组装及其光响应性解组装过程.分别通过可控阴离子开环聚合(ROMBP)和原子转移自由基聚合(ATRP)的方法,制备了以β-环糊精为中心的超支化聚缩水甘油醚(CD-g-HPG)和一端带有偶氮苯基团的线性聚苯乙烯(AZO-PS).两者通过β-环糊精和偶氮苯基团之间的主客体识别作用形成"线性-超支化"超分子聚合物PS-b-HPG.该聚合物可以在水中自组装形成囊泡结构.通过紫外滴定法表征了CD-g-HPG和AZO-PS之间的主客体复合能力,通过SEM和TEM表征了组装体的形貌.最后基于偶氮苯在紫外光照射下发生顺反异构化的性质,用紫外光照射组装体成功实现了组装体的解组装.     

基于活性自由基聚合的槲皮素分子印迹聚合物的合成及在维药祖卡木颗粒活性成分分析中的应用

以二苄基三硫代碳酸酯(DBTTC)为可逆加成-断裂链转移剂(RAFT试剂),槲皮素(Quercetin)为印迹化合物,分别以甲基丙烯酸(MAA)、丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)、4-乙烯基吡啶(4-VP)和2-乙烯基吡啶(2-VP)作为功能单体,利用可逆加成-断裂链转移自由基聚合法制备了槲皮素分子印迹聚合物.实验考察了不同的制备条件,利用氮吸附测试及扫描电子显微镜对聚合物的结构进行了测定,采用色谱法对印迹聚合物的识别能力及分离效率进行了评价.研究了聚合条件-聚合物结构-分离效率的关系,探讨了利用活性自由基合成分子印迹聚合物的方法及特点;并将合成的分子印迹聚合物用作固定相,对维药祖卡木颗粒中的槲皮素进行了分离富集.研究结果表明,通过活性自由基聚合法合成的分子印迹聚合物具有更好的形态结构,对目标分子具有很好的吸附效率.