Janus超支化超分子聚合物的构筑及电化学响应性自组装行为研究

本工作报道了第一例具有电化学氧化还原刺激响应性的Janus超支化超分子聚合物,研究了其自组装及响应性解组装的行为.通过阴离子开环聚合和阳离子开环聚合的方法,分别合成了以β-环糊精为中心的亲水超支化聚缩水甘油醚CD-g-HPG和末端为二茂铁的疏水超支化聚(3-乙基-3-羟甲基环氧丁烷)Fc-g-HBPO.两者通过Fc/CD之间的主客体包结络合作用,构筑了两亲性Janus超支化超分子聚合物HBPO-b-HPG.该聚合物在水中可以自组装形成囊泡.通过动态光散射(DLS)跟踪、2D-NOESY和循环伏安曲线表征了CD-g-HPG和Fc-g-HBPO之间的主客体包结络合作用,通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)表征了囊泡结构.最后,研究了囊泡在电化学刺激下的解组装行为,同时也验证了囊泡在加热、加入主客体竞争分子和化学氧化下的稳定性.     

光响应超分子聚合物

超分子聚合物是超分子化学、高分子化学和材料化学领域的研究热点.将光响应的功能基团以非共价作用构筑到超分子聚合物体系中,得到光响应型超分子聚合物,从而能够将超分子聚合物的独特性质与光化学反应的优势有效地结合起来,从而构筑新型的光功能材料.本文总结了近年来本课题组有关光响应超分子聚合物方面的研究工作:介绍了主链型的光响应超分子聚合物的光调控组装和解离,超分子聚合物和共价聚合物的光控可逆切换和光调控组装形貌;另外还举例介绍了具有自修复和室温磷光发射等功能的侧链型光响应超分子聚合物,并对刺激-响应的超分子聚合物领域的发展做了展望.     

光响应“线性-超支化”超分子嵌段共聚物的制备及其对金表面的可逆亲疏水修饰

报道了一类新型的α-ωn型"线性-超支化"超分子嵌段共聚物.分别通过可控阴离子开环多支化聚合方法(ROMBP)和可逆加成-断裂链转移聚合方法(RAFT)合成了含有一个β-环糊精基团的亲水超支化缩水甘油醚(CD-g-HPG)和含有一个偶氮苯基团的疏水线性聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA-AZO).两者可以通过β-环糊精和偶氮苯基团之间的主客体识别作用形成两亲性线性-超支化超分子嵌段共聚物PMMA-b-HPG.由于线性PMMA-AZO残留有RAFT聚合时链转移剂中的三硫代酯结构,超分子聚合物PMMA-b-HPG可以通过三硫代酯与金形成的硫-金键(S-Au)对金表面进行修饰形成自组装单分子层(SAM).修饰后的金表面呈现出光控的可逆亲疏水性能.在紫外光下,由于β-环糊精/偶氮苯之间的主客体识别作用被破坏,亲水的CD-g-HPG从表面脱离,表面变为疏水;在可见光下,如果重新将金片浸泡在CD-g-HPG溶液中,金表面的亲水性可以恢复.     

超分子聚合物:自组装的高分子

简单介绍基于氢键、主客体化学、以及金属配位作用形成超分子聚合物的研究进展,着重概述了金属配位超分子聚合物的形成、特点及其与异电荷物质的静电自组装。     

光响应性超疏水偶氮苯自组装多层膜的制备及性质研究

近年来,偶氮苯类化合物的光学顺反异构现象已引起人们的广泛关注[1~7].在紫外光照射下,偶氮苯由反式结构转变为顺式结构,引起分子的偶极矩发生变化,导致分子的吸收光谱、尺寸及表面能等均发生变化[7].偶氮苯表面能的改变可引起其表面浸润性发生变化.据文献[1~4]报道,偶氮苯膜在紫外光照射前后接触角最大改变了11°.浸润性是固体表面的一个重要特性,主要受固体表面的化学组成和微观几何结构(粗糙度)影响[8~11].通常,与水的接触角大于150°的表面称为超疏水表面;而与水的接触角小于5°的表面称为超亲水表面.本文以2-(4-偶氮苯基苯氧基)丙烯酸…     

响应性支化聚合物的合成、组装及其生物医药应用

环境响应性超支化聚合物作为超支化聚合物中一类智能聚合物,备受研究者关注,已被广泛用于生物医药领域.本文主要介绍了本课题组在响应性支化聚合物的合成、组装及其生物医药应用方面的部分研究工作.主要包括以下三方面的内容:第一部分介绍了酸响应性支化聚合物、温敏性支化聚合物、还原响应性支化聚合物和光响应性支化聚合物的合成;第二部分介绍了含有二硫键的温敏性超支化聚合物在温度诱导下的自组装及自交联反应制备纳米凝胶、纳米胶囊和交联复合囊泡;第三部分介绍了响应性支化聚合物在药物传递和基因传递方面的应用.     

偶氮苯超支化聚合物的自组装及其光响应性

采用"A_2+B_2B′"单体的迈克尔加成聚合方法制备了一类新型的偶氮苯超支化聚合物(HPAzoAMAM)。借助扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、动态光散射(DLS)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)等研究了HPAzoAMAM在水溶液中的自组装形貌和光响应性。结果表明:所得HPAzoAMAM能够组装成大复合胶束,且在紫外-可见光照射下,该聚合物能够发生可逆的顺反异构。     

光响应性有机-无机杂化分子印迹聚合物的制备及表征

以4-硝基苯酚、 2,4-二氯苯氧乙酸和3-氯丙基三乙氧基硅烷为原料, 经氧化偶合、 酰化、 酯化反应合成了共价结合模板分子2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)的光响应性含有机硅的偶氮苯功能单体, 通过溶胶-凝胶法制备了光响应性的有机-无机杂化分子印迹聚合物(OIHMIP). 研究了该分子印迹聚合物光响应性能、 对2,4-D的吸附性能和选择识别及光控释放与吸收能力, 用原子力显微镜对其形貌进行了表征. 结果表明, 制得的OIHMIP具有规则的球形, 粒径介于150～200 nm之间. OIHMIP对2,4-D具有良好的吸附和选择识别能力, 在365和440 nm的紫外-可见光交替照射下, 可控制2,4-D的释放与吸收.     

自组装分子凝胶的原位光聚合及其聚合物研究

合成了一种以二胺为基础的可聚合凝胶因子4,4’-二（α-甲基丙烯酰氧基- 1,3-亚乙氧基羰基丙酰氨基）二苯甲烷（BMDM）,利用在特定结构区域的非共价 键相互作用自组装形成有序的三维纤维网络,使有机溶剂凝胶化。并利用紫外光引 发聚合,“锁定”凝胶网络,形成稳定的有序高级结构。光聚合后,分子凝胶的稳 定时间超过1年;而光聚合前,分子凝胶的稳定时间一般只有几天到几十天。由电 镜和偏光显微镜研究的凝胶形态学表明,凝胶中存在由相互缠结的三维纤维网络构 成的球晶。DSC研究表明,未聚合的分子凝胶中球晶结构的解缔（peak 1）须克服 一个势垒,势能为ΔH = 0.8 kJ·mol~(-1),这主要是一种范德华弱相互作用。而 发生的凝胶-溶胶相转变（peak 2）,则说明了自组装纤维中BMDM分子间存在氢键 等次价键相互作用。这种次价键能即为凝胶-溶胶相转变热焓ΔH = 22.3 kJ· mol~(-1)。聚合凝胶只有体积相变而无凝胶-溶胶相转变,且聚合凝胶的体积相变 温度要比光聚合前的凝胶-溶胶相转变温度高出约为110 ～ 120 ℃。研究干聚合凝 胶在丙酮中的溶胀特性发现,其溶胀过程遵循二级溶胀动力学,影响该凝胶溶胀行 为的因素主要是交联程度。     

π-共轭体系超分子自组装

π-共轭体系因其分子结构的可设计性以及优异的光电性质得到了广泛的研究,其超分子自组装在制备结构复杂、规则的功能纳米材料方面表现出了显著的优势,且是调控材料宏观性质的一种有效的方法.因此,π-共轭体系超分子自组装已经成为近年来信息、材料、生物等前沿领域的研究热点.本文综述了π共轭体系超分子自组装的机理、外界环境的导向作用、自组装形态以及其在光电器件、生物传感等方面的应用研究,进一步提出了该领域尚待解决的问题并对其应用前景进行了展望.     

光响应性偶氮聚电解质自组装研究

将3种侧链带有不同偶氮生色团的聚电解质,用逐层浸渍的方法使其组装成多层膜.利用原子力显微镜(AFM)研究了自组装膜的表面形貌以及随着组装层数增加的变化.详细研究了在紫外光的照射下,薄膜内偶氮生色团由反式到顺式构型的光响应转变,以及在暗室中由顺式回复到反式构型的回复特性.与自组装膜的光响应性和相应的旋涂膜进行比较发现,其中的PNAPE/PDAC自组装膜没有明显的光色效应,而PEAPE/PDAC,PPAPE/PDAC具有明显的光色效应.在暗室中,随生色团的结构不同和在不同的凝集态中,由顺式回复到反式构型的速率明显不同.     

超分子聚合物复合材料及其自愈合行为

超分子聚合物复合材料定义为纤维、填料等增强体均匀分散在超分子聚合物基体中的复合材料。根据超分子聚合物与增强体之间化学键连接的不同可分为三种类型:(1)无化学键;(2)共价键;(3)非共价键。超分子聚合物复合材料与分子聚合物复合材料共同组成了完整的聚合物复合材料体系。本文综述可自愈合的氢键、π-π堆叠和金属配位型超分子聚合物复合材料的研究进展。     

含偶氮苯侧链分子刷聚合物的合成及其光响应自组装

分子刷聚合物伸展的高分子主链、高密度的侧链和较低的侧链空间缠结,使其展现出独特的流变学、力学性能和特殊的分子聚集状态,在纳米技术、表面科学等领域有着广泛的应用前景.基于同时含有2-羰基溴与炔基基团的大分子试剂聚2-((2-溴代丙酰氧基)甲基)丙烯酸丙炔酯,引发偶氮苯丙烯酸酯单体的原子转移自由基聚合(ATRP)与叠氮功能...     

氰基二苯乙烯基超分子聚合物的构筑与光响应行为

通过在氰基二苯乙烯基元上引入氢键识别位点,驱使单体分子之间产生氢键与π-π堆积作用力的高效加合,构建了具有“成核-链增长”机制的超分子聚合物。通过获取组装热力学参数,揭示了酰胺及脲等不同氢键结构对于超分子聚合行为的影响规律。进一步利用超分子聚合态对于氰基二苯乙烯基元的限域效应,光照条件下特异性获得[2+2]环加成产物。与之相比,单体态时氰基二苯乙烯基元倾向于发生Z/E光异构化反应。这一研究结果可为多路径光化学反应的高效调控提供新的思路。     

多酸-有机聚合物超分子自组装杂化材料

多酸具有多样的拓扑结构和优异的理化性质,在催化、光电材料和药物等领域显示出广阔的应用前景。多酸-有机聚合物超分子自组装杂化材料不仅有效融合了多酸丰富的功能特性和有机聚合物良好的加工性,而且其有序的自组装结构还赋予材料更多优异的功能调控性。静电复合、氢键作用、共价键连等超分子策略是将多酸引入到聚合物基质中的有效方法。本文总结了多酸-有机聚合物超分子杂化材料近几年的最新研究进展,重点介绍了这类杂化材料的构筑策略、其有序的自组装行为以及超分子功能特性的调控等。     

超支化偶氮大分子重氮盐静电层-层自组装膜的制备及光响应性研究

利用超支化偶氮大分子重氮盐作为聚阳离子,与聚阴离子PSSA进行静电层-层自组装,通过紫外光谱、椭偏仪和原子力显微镜等对体系自组装过程及自组装膜的表面形貌进行了表征.在线偏振488nmAr+激光的作用下,自组装多层膜可产生明显的光致二向色性,其取向有序度约为0.02.在干涉的Ar+激光作用下,多层膜表面可形成规则的表面起伏光栅结构.     

超分子组装体激发态手性的响应性

圆偏振发光主要是指手性发光体系激发态的性质。由于其在信息加密、高分辨3D显示和智能传感器等领域的潜在应用而备受关注。圆偏振光除了可以通过物理方法获得,即使用线偏振片和四分之一波片的组合,还可以直接从具有光致发光或电致发光性质的手性材料中获得。目前研究者们已经开发了多种圆偏振发光材料,主要包括手性有机分子、手性金属配合物等小分子发光体系以及手性超分子组装体等复合体系。通过将手性组分与响应性功能基团结合而构筑的响应性自组装发光体系对实现智能圆偏振发光材料的发展起着重要作用。在这篇文章里,我们对手性超分子自组装发光体系对各种外界刺激的响应性能进行了总结和归纳,如光照、pH值、溶剂、温度、金属离子等。本综述通过对各种外部刺激对手性组装体激发态性能影响的总结和讨论,旨在进一步推动智能圆偏振发光材料在多学科领域的应用。     

两亲性线性-超支化多臂共聚物在水溶液中自组装为阳离子囊泡的研究

利用两亲性线性-超支化多臂共聚物聚乙二醇-聚乙烯亚胺-聚谷氨酸苄酯(PEG-PEI-PBLG)在水溶液中自组装为阳离子囊泡. 利用透射电镜、动态光散射、静态光散射和zeta电位仪对囊泡结构进行了表征. PEG-PEI-PBLG囊泡具有双分子层结构, 壁厚5~10 nm, 直径在100 nm左右. 由于PEI在水溶液中的质子化作用, 囊泡表面携带有正电荷, 其表面电势为＋25。2 mV, 因此PEG-PEI-PBLG阳离子囊泡具有担载负电性蛋白的能力.     

ARGET ATRP 与ROP 结合制备pH 响应两亲性聚合物分子刷及其自组装研究

结合电子转移活化剂再生-原子转移自由基聚合(ARGET ATRP)和开环聚合(ROP)法合成了一种具有无规疏水/ pH 响应结构的两亲性聚合物分子刷聚(甲基丙烯酸聚丙交酯酯-co-甲基丙烯酸)-b-聚甲基丙烯酸单甲氧基聚乙二醇酯 [P(PLAMA-co-MAA)-b-PPEGMA]. 通过核磁共振氢谱(¹H NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)表征了聚合物的结构、分子量及分子量分布. 优化了反应条件并合成出分子量可控、分子量分布窄的聚合产物. 采用动态光散射法(DLS)、扫描电子显微镜(SEM)研究了聚合物分子刷在水溶液中自组装胶束的粒径、形貌及pH 响应行为. P(PLAMA-co-MAA)-b-PPEGMA 自组装形成粒径分布均匀的球形胶束. 且随着溶液pH 值从7 降低至3, 胶束中的PMAA 逐渐去离子化, 溶胀的胶束逐渐收缩, 粒径由200～300 nm 减小至150 nm 左右; 但当pH 值减小到2 以下, 胶束表面电荷量非常小, 胶束聚集, 使得粒径增大.     

水相光引发聚合诱导自组装制备CO_2响应性聚合物囊泡

本文以聚甲基丙烯酸甘油酯(PGMA)作为大分子RAFT试剂,甲基丙烯酸羟丙酯(HPMA)和甲基丙烯酸-2-(二甲氨基)乙酯(DMAEMA)作为单体,在室温下通过水相光引发聚合诱导自组装制备CO2响应聚合物囊泡。动力学研究表明聚合在可见光(405nm,0.5 mW/cm2)照射10min后,转化率可以达到100%。文中还探讨了DMAEMA对于聚合反应的影响。通过视觉观察、透射电子显微镜(TEM)以及核磁共振(NMR)对聚合物囊泡的二氧化碳响应特性进行了研究。