基于苯乙烯腈结构的可逆力致变色化合物的合成及性能

合成了一种棒形的化合物4,4'-二(α-腈基-4-苯丙氧基苯乙烯)联苯(Ben-DCSB), 利用核磁共振(NMR)、质谱(EI-MS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和元素分析等对其进行了结构表征. 对Ben-DCSB重结晶粉末进行研磨后, 其发光颜色从蓝绿色变成黄绿色, 荧光量子效率(Φ_F)从初始的52.7%变为38.7%, 表明该化合物具有力致变色性质. 扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)和荧光寿命等测试结果显示, 这种现象是由于在外界环境刺激下改变了Ben-DCSB在聚集态下的分子堆积结构所造成的. 研磨后的样品暴露在溶剂蒸气(乙醇、二氯甲烷、四氢呋喃或丙酮)或100 ℃温度下放置2 min又能转换回初始状态的蓝绿色荧光, 表明化合物研磨后的样品具有气致和热致变色性能, 且展现出可逆变色性能. 对该化合物进行多次“力-溶剂蒸气刺激”和“力-热刺激”循环实验, 结果显示其具有很好的荧光可逆转换性能. 热分析结果显示化合物Ben-DCSB在194 ℃和212 ℃间存在向列相(纹影织构)的液晶态; 其热分解温度为362 ℃, 表明该化合物具有较好的热稳定性.     

基于葡萄糖和苯硼酸基元之间的可逆共价键构筑多重响应性高分子复合物胶束

通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)的聚合方法,合成了分别含有苯硼酸基元和葡萄糖基元的聚(N-异丙基丙烯酰胺)-b-聚(丙烯酰胺基苯硼酸)(PNIPAM-b-PAPBA)和聚(N-异丙基丙烯酰胺)-b-聚(丙烯酰葡萄糖胺)(PNIPAM-b-PAGA)二嵌段聚合物.由于苯硼酸和葡萄糖基元之间在弱碱性条件下(pH9.3)形成硼酸酯共价键,两种二嵌段聚合物的水溶液混合后能自发形成以PAPBA/PAGA络合物为核,PNIPAM为壳层的高分子复合物胶束.由于硼酸酯共价键在pH值和葡萄糖浓度改变时能可逆形成和断裂,以及胶束PNIPAM壳层的温敏性,所制备的基于苯硼酸/葡萄糖可逆共价键的高分子复合物胶束对pH、葡萄糖和温度具有多重响应性.     

具有聚集诱导发光效应及高对比度可逆力致变色三芳基丙烯腈化合物的设计、合成及性能

设计、合成了两个三芳基丙烯腈化合物(Z)-2,3-二-[4,4’-(二苯胺)苯基]-3-苯基丙烯腈(2DPA-TPCN)和(Z)-2,3-二-[4,4’-(二苯胺)联苯基]-3-苯基丙烯腈(2TPA-TPCN),利用核磁共振(NMR)、质谱(EI-MS)等对它们进行了结构表征.通过混合溶剂四氢呋喃(THF)/水析出实验显示,化合物2DPA-TPCN和2TPA-TPCN在纯THF溶剂中几乎无荧光,而在THF/水混合溶剂中,当水体积分数增加(fw>60%)时呈现聚集荧光增强现象.对2DPA-TPCN和2TPA-TPCN粉末进行研磨后,发现它们的发光颜色分别从橙黄色(ΦF=12.0%)变成橘红色(ΦF=2.0%)和从翠绿色(ΦF=44.6%)变成橘黄色(ΦF=16.8%),且2TPA-TPCN的颜色变化在自然光下肉眼清晰可辨;研磨后的样品暴露在溶剂蒸气中或100℃放置2 min均能恢复到初始颜色.以上现象表明2DPA-TPCN和2TPA-TPCN具有高对比度的可逆力致变色性质.SEM,XRD,DSC,荧光量子效率等测试结果表明其光学性质(荧光光谱、荧光寿命和量子效率等)发生变化是由分子聚集态的堆积模式的改变导致的,而研磨后的样品具有可逆性色变的根本原因可能是其存在热力学亚稳态.热重分析表明化合物有很好的热稳定性(2TPA-TPCN,Td=436.4℃;2DPA-TPCN,Td=387.6℃).     

利用可逆共价键PH响应性制备聚轮烷

合成了具有可逆酰腙键的2,4-二硝基苯甲醛封端的哑铃型聚乙二醇衍生物. 在60 ℃时将水溶液的pH值调节至酸性, 哑铃型聚合物上的酰腙键发生可逆的“断开”和“生成”. 在这个可逆过程中, 溶液中的α-环糊精逐步与聚乙二醇内含复合. 由于环糊精具有较强疏水作用的内部空腔, 可以与聚乙二醇形成稳定的内含结晶复合物, 在这种超分子作用力下, 哑铃型聚乙二醇衍生物的分子链上会动态地穿入更多的α-环糊精, 最终形成聚轮烷. 综合液体核磁共振、粉末X射线衍射、固体碳-13交叉极化/魔角自旋核磁共振及差示扫描量热分析结果证明, 这种利用可逆共价键pH响应性制备聚轮烷的方法是可行的. 与传统的聚轮烷制备方法不同, 这种利用动态的可逆共价键制备聚轮烷的方法并不需要预先合成准(聚)轮烷.     

螺吡喃基光响应可逆润湿性聚二甲基硅氧烷薄膜的制备及其性能研究

通过自由基共聚合的方法将光敏单体螺吡喃(SPMA)接枝在聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面,制备了一种光响应可逆切换润湿性薄膜,并对其制备工艺进行了优化.该薄膜对环境光照敏感,在可见光条件下为无色透明状态,经365 nm紫外光激发15 s后,薄膜表面的SPMA响应光刺激后立即变为深紫色,并伴随着极性的变化,最终导致薄膜表现出润湿性转变.将薄膜重新放置在可见光或黑暗条件下时,其润湿性能又可逆恢复到初始状态.对薄膜进行润湿性能测试后发现,紫外光辐照前后的接触角差值最高可达38.5°.这一显著的可逆切换润湿性能赋予了该光响应薄膜在生物医用材料、细胞培养和无酶化脱附、智能窗涂层等领域的潜在应用价值.另外,经过多次紫外-可见光交替循环辐照之后该薄膜依然具有良好的光响应性及可逆润湿性能.     

基于胆汁酸的刺激响应聚合物

刺激响应聚合物是当今材料科学研究的热点之一。其在外界刺激下,自身的物理或者化学性质发生变化产生响应,在药物可控释放、生物传感器、催化、吸附分离等方面有广阔的应用。胆汁酸是天然的甾类生物分子,其分子结构中含有羟基和羧基等官能团,容易进行化学修饰,且具有双亲性和一定的刚性。在聚合物中引入胆汁酸分子,能够从结构和功能两个方面丰富刺激响应高分子的研究。一方面,胆汁酸及修饰的胆汁酸既可以作为单体直接聚合,也可以被连接到含有一定官能团的聚合物上,由此可以得到以胆汁酸作为主链、侧基、端基,以及胆汁酸作为星形聚合物的核等多种聚合物结构。另一方面,胆汁酸的引入不仅可以提高聚合物的生物相容性,有效地赋予聚合物胆汁酸结构的独特性质,而且可以用于构建具有一定刺激响应功能的组装结构,进而应用于形状记忆、手性分离、药物载体等材料中。本文综述了基于胆汁酸的刺激响应聚合物近年来的相关工作,从基于胆汁酸的刺激响应聚合物的分子设计和结构构筑出发,结合其性质和应用进行论述,也对该领域的改进和发展提出展望。     

快速响应聚合物光子晶体研究进展

响应性光子晶体以其亮丽的结构色彩及光学信号对外场刺激的响应性变化,在化学传感、智能显示等领域具有重要的应用前景.本文综述了快速响应聚合物光子晶体的研究进展.首先从原理上阐述了影响溶胀型光子晶体响应速率的因素,系统总结了针对不同因素提高其响应速率的研究工作,着重探讨了溶胀型光子晶体水凝胶的尺寸、聚合物链段的物理化学性能(包括多孔结构和亲疏水性)、凝胶网络的交联度等因素对响应速率的影响.同时也简要介绍了影响非溶胀型响应性光子晶体,如光、电、磁、机械力等外场诱导体系折光指数变化的响应性光子晶体的响应速率的因素.最后展望了响应性光子晶体的热点研究方向.这些工作对于提高光子晶体的响应速率,发展其在实时分析、在线检测等领域的应用具有重要意义.     

光响应性二芳基乙烯聚合物研究进展

二芳基乙烯(简称二芳烯)作为一种新的光响应化合物,具有非常好的热稳定性和抗疲劳性能.在不同波长的光(如紫外光和可见光)的作用下,二芳烯化合物会发生开环体与闭环体之间的光致可逆转变.这种开环体与闭环体之间的转变会引起化合物颜色的显著变化,同时还会引起化合物各种性质,如折射率、介电常数、氧化-还原电势的可逆变化,因此二芳烯...     

含肉桂酸酯基螺噁嗪的合成及性质研究

通过缩合法合成了含有肉桂酸酯基的双功能螺噁嗪类化合物,用红外光谱、核磁共振氢谱、碳谱和X射线单晶衍射对其结构进行了表征.紫外-可见光谱研究结果表明:当用400 W高压汞灯照射后化合物在有机溶剂以及高分子膜中都表现出了很好的可逆光致变色性.化合物也显示出了酸致变色性能.此外着重研究了化合物酸致变色荧光性能以及在150 W氙灯照射前后的荧光光谱.加入酸后和光照前后荧光光谱的改变使其有望作为荧光分子开关、非破坏性数据的读取存储介质材料.     

基于含苯硼酸聚合物的双响应性胶束

分别合成了苯硼酸修饰的嵌段聚合物聚乙二醇-b-聚(天冬氨酸-co-天冬酰氨基苯硼酸)[PEG-b-P(Asp-co-AspPBA)]和含有二硫键及多元二醇的小分子3,3'-二硫代二[1,2(S)-丙二醇](DTBPD). 以DTBPD为小分子交联剂, 通过二醇单元与苯硼酸之间的共价酯化作用, 诱导PEG-b-P(Asp-co-AspPBA)自组装形成以苯硼酸环酯为核、 PEG为壳的交联胶束. 利用核磁共振氢谱和激光光散射对胶束的结构进行了表征, 并分别测定了该胶束在葡萄糖和氧化-还原试剂二硫苏糖醇(DTT)刺激下的响应行为. 结果表明, DTBPD可与聚合物链上的苯硼酸形成苯硼酸环酯, 通过交联作用诱导聚合物形成胶束. 交联度不同时, 胶束对于外界刺激(葡萄糖和DTT的响应行为也不同: 随着DTT和葡萄糖浓度的增加, 交联度高的胶束只发生响应性溶胀, 交联度低的胶束则先溶胀, 之后溶胀程度较大的部分胶束则发生解体, 导致胶束的平均粒径减小.     

吲哚啉螺萘并噁嗪在异丙醇中的酸致变色研究

在异丙醇溶剂中,1,3,3-三甲基螺[吲哚啉-2,3＇-[2H]萘并[2,1-b][1,4](口恶)嗪](SP1)和1,3,3-三甲基-9’-甲氧基螺[吲哚啉-2,3＇-[2H]萘并[2,1-b][1,4](口恶)嗪](SP2)与盐酸在室温下可以形成复合物,复合物的最大吸收分别为440nm和463nm.酸性介质中,螺(口恶)嗪的开环体以两性离子形式与酸相互作用形成了近似于以离子键相结合的复合物(PMC·HCI),其吸收光谱与中性溶液中螺(口恶)嗪环体相比显著蓝移,稳定性增加. 测定了开环体酸致变色产物的消色动力学.在20℃时,有色体的寿命分别为180s和200s.     

取代基对螺噁嗪类化合物光致变色性能影响的探究

本文合成了 4种螺噁嗪类化合物,并通过FTIR、1H NMR、ESI-MS对其结构进行了表征.研究了吲哚环上氮原子和噁嗪环9'位不同的取代基及溶剂化效应对其光致变色性能的影响.结果表明,吲哚环的氮原子引入体积较大的基团对螺噁嗪最大吸收波长无明显影响,然而有利于开环体的稳定性,且溴原子的引入会影响螺噁嗪的光响应性;噁嗪环...     

可逆热色性化合物的研究进展

本文就可逆热色性化合物的研究现状和发展趋势进行了评述, 着重介绍了可逆热色性化合物的类别、变色原理及应用等。     

含螺噁嗪类基团聚合物的合成及光致变色性能研究

合成了3种新型螺噁嗪类化合物(SP1~SP3),其分子结构中分别带有不同碳链长度的同类型取代基—(CH2)nBr;利用其活性基团C-Br与部分水解的聚甲基丙烯酸甲酯(h PMMA)反应制备了含SP1~SP3官能基的PMMA光致变色功能高分子材料(SP1~SP3-h PMMA).采用1H-NMR和IR对SP1~SP3结构进行了表征.研究了SP1~SP3及SP1~SP3-h PMMA的光致变色性能及其影响因素;研究了酸的加入和PMMA的水解率对SP1~SP3-h PMMA光致变色性能及热稳定性的影响.研究结果表明,与SP1、SP2比较,含最长碳链的SP3表现出优良的光敏感性和热稳定性;SP1~SP3-h PMMA的热稳定性均明显高于相应的SP1~SP3;盐酸的加入有利于提高SP-h PMMA的热稳定性;以水解率为9%的PMMA制备的SP3-9%h PMMA具有优异的光致变色性能和热稳定性.     

刺激响应性聚合物载药纳米胶束研究进展

刺激响应性聚合物纳米胶束是目前药物控制释放体系的研究热点之一,其原理是将疏水性药物以物理或化学方法包覆在具有核/壳结构的纳米微球中,通过环境刺激响应控制药物的包覆与释放,可增加疏水性药物溶解度、提高药物利用率、降低药物毒副作用,具有显著的研究价值和应用前景.本文中我们主要介绍了不同类型刺激响应性聚合物纳米胶束在药物控制释放体系的研究进展.     

基于生物刺激源的响应性聚合物及其可控自组装

基于生物刺激源的响应性大分子自组装体系对智能聚合物领域的发展具有重要的意义。本文回顾并综述了近年来在该领域内针对生物大分子及各种小分子作为刺激源的大分子自组装体系及其研究现状。依据不同类型的刺激源进行分类,论述了近年来的研究进展,并合理展望了该领域未来的发展前景。     

响应性聚合物纳米材料作为药物载体的研究进展

近年来聚合物纳米材料被应用于药物递送系统的研究,其中刺激响应性聚合物纳米载体因具有载药稳定性好、生物相容性好等特点而成为研究热点,通过各种内在或外在条件给予适当刺激,响应性聚合物纳米载体能达到药物控制释放的目的.本文介绍了几种单一刺激和多重刺激响应性聚合物材料的研究进展及作为抗癌药物载体的优势,并对未来的发展方向进行了...     

超声波辐射下光致变色螺噁嗪类化合物的快速合成

在超声波辐射条件下,以Fischer碱、1-亚硝基-2,7-二羟基萘为原料,无水乙醇为溶剂快速合成了三个螺嗪类光致变色化合物,通过1 H NMR、IR对目标产物的结构进行了表征,讨论了超声辐射时间对合成产率的影响,利用超声波法合成螺噁嗪类光致变色化合物反应速率快、产率有所提高.     

力刺激响应发光聚合物

具有力刺激响应发光特性的聚合物材料是刺激响应发光材料的重点研究方向,在聚合物力化学、应力检测、聚合物损伤监控、特种包装材料等领域受到了化学家和材料学家的广泛关注。这类材料通常是将具有力刺激响应发光特性的小分子作为发光力敏团,通过化学键合或物理掺杂的方式引入聚合物基体中制备得到。力刺激作用通过聚合物基体传导到发光力敏团,引起发光信号变化,实现力刺激响应发光。本文结合发光力敏团的力刺激响应发光原理和力刺激响应发光聚合物的制备方法,对力刺激响应发光聚合物进行了综述,期望对力刺激响应发光聚合物的研发设计和实际应用提供借鉴。     

聚合物表面的环境响应性

文中讨论了聚合物环境响应的多样性，此响应性可借表面改性和形成多组分聚合物以结构参数而有效地控制。响应性与生物医学材料的血液相容性及既适合极性又可用于非极性基材的粘合剂的智能特性相关。