荧光超分子聚合物研究进展

超分子聚合物是单体通过非共价键有序组装形成的一种新型聚合物。非共价相互作用赋予了超分子聚合物动态可逆性、刺激响应性及自适性。荧光超分子聚合物是将荧光团引入到超分子聚合物中,从而赋予超分子聚合物特殊的光学性能。因此,荧光超分子聚合物固有的发光性质及动态可逆性使得超分子聚合物被广泛应用于荧光传感器、探针、显影剂及发光二极管等领域。本文根据发光颜色不同的荧光超分子聚合物的设计及应用进行分类,并对荧光超分子聚合物的未来发展进行展望。     

含吡啶基金属-超分子聚合物研究进展

金属-超分子聚合物是由金属离子与配体之间的相互作用形成的,是一类具有多样化几何构造和拓扑结构的新型功能高分子,它包括线型、接枝、交联、树枝等多种骨架结构.金属-超分子聚合物具有光、电、磁等特性,因此潜在的应用前景非常广阔,不仅可以在生物医用、分子器件、纳米材料,还可以在催化化学反应及吸附储氢等领域获得应用.由于吡啶基团为常用配体,且近年含吡啶基团的金属-超分子聚合物研究最为广泛,最为代表性,因此,本文以聚合物结构分类对近几年含吡啶基团的金属-超分子聚合物的研究进展作了简要综述.     

基于冠醚和柱芳烃主客体识别的超分子聚合物材料

超分子聚合物材料是高分子科学、超分子化学和材料科学3个学科相结合的产物.通过精妙的设计,我们不仅可以赋予它传统高分子材料所拥有的光学、电学以及力学等性能,同时还可以使其具有超分子材料的动态可逆性和刺激响应性.已用于构筑超分子聚合物材料的主客体识别体系有很多,从识别体系中的主体来说,包括基于冠醚、环糊精、杯芳烃、葫芦脲、柱芳烃等大环的主客体体系.其中,冠醚作为第一代大环主体,它的模板合成直接开辟了超分子化学这一领域,而柱芳烃是最近发展起来的一类新的大环主体,它具有刚性的骨架,并且制备简单,容易功能化,同样也受到超分子化学家们的广泛关注.本文着重综述了我们课题组基于冠醚和柱芳烃主客体识别所构筑的超分子聚合物材料.在这些材料的制备中,我们利用了主客体识别的刺激响应性、可逆性和选择性,来实现对这类材料的组装结构以及功能的精确调控.     

通过自分类构筑以两种分立金属有机大环为交联点的超分子聚合物凝胶

通过合理分子设计,合成了分别含有柱芳烃主体基元和氰基客体基元且具有不同尺寸的吡啶给体D1和D2,同时选择120?双铂金属盐A作为受体,从三组分出发,通过"一锅法"配位键导向自组装,自分类得到分别含有3个柱[5]芳烃单元的金属有机大环H和含有3个氰基中性客体的金属有机大环G.随着体系浓度增大,通过柱芳烃共价大环与中性氰基客体之间主客相互作用,逐级自组装形成以2种分立金属有机大环为交联点的新型超分子聚合物.所得到的超分子聚合物通过变浓度核磁氢谱(1H-NMR)、动态光散射(DLS)、二维核磁扩散序谱(DOSY)、扫描电镜(SEM)等进行了表征.有趣的是,进一步增加浓度(9.9 wt%),超分子聚合物转化成超分子聚合物凝胶,并且在温度、中性有机小分子及卤素离子等多重刺激下实现凝胶-溶液的可逆转化.     

基于柱[5]芳烃主客体包结构筑分子响应型超分子水凝胶

主客体相互作用是在水溶液中与大环主体分子形成稳定的包结物的理想驱动力.以功能化的苯并咪唑衍生物为客体(M),水溶性柱[5]芳烃为主体构建了一种分子响应型超分子水凝胶.通过1H NMR, 2D NOESY和扫描电子显微镜(SEM)研究了水凝胶的成凝胶机理.有趣的是,主客体包结作用、柱[5]芳烃间有序的"外腔"π-π相互作用和分层堆积对于获得超分子水凝胶是必不可少的,非共价键相互作用的动态可逆性使凝胶体系对温度变化/化学刺激产生响应.此外,加入竞争性客体己二腈(ADN)/百草枯(PQ)后,柱[5]芳烃基水凝胶可转化为溶胶.因此,该超分子水凝胶可以选择性识别有机分子.     

金属-超分子聚合物的合成,结构与应用

金属-起分子聚合物(超分子配位聚合物)是重复单元经配价键相互作用连接在一起的阵列,可由有机高分子配体和金属离子自组装形成具有多样化的几何形状和拓扑结构：线性主链均聚物、嵌段共聚物、接枝共聚物、交联聚合物、金属树枝体、栅格阵列和拓扑结构,并可对无机和金属纳米粒子进行表面修饰。金属-超分子聚合物可在光电子信息、催化、生物医用、分子器件、纳米技术等领域广泛应用。综述了金属-超分子聚合物的合成与机理、结构、性能和应用。     

多重氢键超分子聚合物

超分子聚合物是通过单体单元间的可逆非共价作用(包括氢键、π-π相互作用和金属配位作用等)形成的,由于非共价键的方向性和强度,这类聚合物显示了许多有趣的功能,例如刺激响应性和纳米结构自组装.本文总结了近三年来多重氢键超分子聚合物在改善聚合物性能、形成复杂分子构造、自组装纳米结构等方面的作用,并对超分子聚合物的应用进行了展...     

基于非共价镊合作用的线形超分子聚合物

基于"镊合导向自组装"策略构筑超分子聚合物,可实现电子给受体基元在组装体层次的精确排列,设计并制备了基于三联吡啶铂(Ⅱ)炔分子镊子主体的AA型单体分子,以及基于芘客体的BB型单体分子.通过在芘客体上引入酰胺基元,在非共价镊合过程中可产生分子间NH―N氢键作用.通过氢键和供受体相互作用力的高效协同,显著提高了非共价镊合体系的结合强度,其结合常数可达到(3.58±0.01)×105(mol/L)?1,相比于未取代芘客体,其结合强度呈现出2个数量级的显著提高.在此基础之上,对AA、BB型单体分子的超分子聚合行为展开了深入的研究.结合实验及理论计算,证实在高浓度状态下,两单体分子通过自组装可获得具有高分子量特征的线形超分子聚合物.同时,考察了超分子聚合物的动态可逆性,通过温度的改变及链终止剂的加入,可实现超分子聚合物的可逆自/解组装过程.     

超分子金属凝胶

近年来,超分子凝胶已逐渐发展为一类具有广阔应用前景的智能/功能性纳米材料。目前研究的大部分超分子凝胶利用的是氢键或者分子堆积作用,而配位键这一在超分子化学中同样重要的作用在凝胶合成上的应用则远远不足。由于引入金属离子后能够给凝胶带来光电、催化、氧化还原等新的性能,因此超分子金属凝胶的研究也在近年来得到升温。本文首先给出超分子金属凝胶的定义,接着通过实例具体介绍基于凝胶因子和配位聚合物两种形式的超分子金属凝胶,将分子结构特别是其中的配体基团、所用金属离子和凝胶的性质、功能联系起来,最后简介异常的超分子金属凝胶行为。     

超分子聚合物凝胶

作为非常重要的软物质材料,超分子聚合物凝胶代表了一个全新的概念和更复杂的凝胶体系.这种新型的超分子体系的构建,是基于多种非共价相互作用协同的多层次组装.即小分子构筑基元首先组装成为超分子聚合物,而这些非共价聚合物的多层次组装形成凝胶的纳米结构.超分子聚合物凝胶无论是在结构上,还是在性能上都具有很多崭新的特点.因此,尽管有关超分子聚合物凝胶的研究开展的时间还很短,这一体系所表现出的独特性以及巨大潜力已经引起科学家们越来越广泛的关注.本文简要综述了这一领域的最新进展.主要论述基于多种非共价相互作用的超分子聚合物凝胶的构建以及对其力学性能的调控.     

基于冠醚衍生物的超分子聚合物

自组装现象是生命科学最本质的内容之一,生物体系可以精确地利用非共价键相互作用形成高度有序的功能组装体.受到大自然的启发,近年来利用分子自组装构筑包括超分子聚合物在内的有序聚集体是超分子科学的研究热点.此类组装体不仅在拓扑学上具有重要的意义,而且可以用来制备动态的超分子功能材料.冠醚作为第一代超分子主体化合物,由于其结构...     

均苯四甲酸与对羟基吡啶超分子聚合物的制备

超分子聚合物(supramolecular polymer)是指单体单元间依靠可逆和高度取向的非共价作用力结合的、在溶液或本体中表现出聚合物特性的一类特殊聚合物[1].其中,氢键结合超分子聚合物因氢键的高度取向性及丰富的结合形式而具有特殊结构与性能,已成为近期关注的热点[2~4].文献中报道的氢键结合超分子聚合物主要有多重氢键结合和基于羧基与吡啶基的氢键结合(其键能可达45kJ·mol-1[5])两类,它们均可表现出和传统聚合物诸多类似的性质,诸如高的溶液粘度、形成凝胶、具有弹性等,同时其结构和性能又随温度等环境条件的变化而发生可逆变化,使得这类…     

界面超分子聚合

超分子聚合物诞生于高分子化学与超分子化学的交叉融合,一般是指单体间通过非共价键作用连接形成的聚合物,并在溶液或体相中表现出类似聚合物的性质。目前超分子聚合物一般通过均相溶液聚合制备得到,但溶液中的超分子聚合是一个自发的组装过程,具有浓度依赖性,组装过程不易可控。为解决此问题,研究人员可以将超分子聚合从均相溶液转移到界面,在界面上可控地制备超分子聚合物。通过界面聚合制备超分子聚合物具有一些独特的优势,如可以制备得到分子量更高的超分子聚合物,易于制备一些缺陷少、面积大、有序的二维超分子聚合物等。本文基于在液-液、气-液和固-液三种界面上制备超分子聚合物的一些代表性工作,介绍了界面超分子聚合方法和应用,并展望其未来发展。     

中国超分子聚合物的研究与动态

超分子聚合物是高分子科学与超分子科学交叉的研究方向.超分子聚合物的研究在中国引起了学术界的广泛兴趣,中国的学者们对推动此研究领域的发展做出了贡献,并在新的超分子聚合方法、可控超分子聚合以及功能超分子聚合物等方面取得了一系列重要的创新成果.本文总结和评述了中国超分子聚合物的研究与动态,并展望了超分子聚合物化学、超分子聚合物物理、超分子聚合物表征及功能超分子聚合物的未来发展.     

SYNTHESIS AND CHARACTERIZATION OF AN ORDERED LADDER POLYESTER

An ordered ladder polyester （LPE） was first synthesized through the ladder superstructure （LS） constructed by concerted interactions of hydroxyl- and aramide-based H-bonding and p-terphenyl （TP）-based π-stacking by dehydrochlorination condensation using phosgene （COCl2） as coupling agent. LPE was characterized by GPC, FTIR, NMR, XRD, DSC and AFM. Among them, a distinct image of regularly linear alignment corresponding to the ladder main chain of LPE was first revealed by high-resolution AFM.     

Synthesis and Structural Characterization of Two New 2D Isophthalate‐bridged Copper(II) Polymers Based on Tricopper Units

Two new neutral polymeric layer compounds, [Cu₃(bpy)₂(Hip)₂(ip)₂] ( 1 ) and [Cu₃(phen)₂(Hip)₂(ip)₂] ( 2 ) (bpy = 2, 2′‐bipyridine, phen = 1, 10‐phenanthroline, ip = isophthalate), have been synthesized under hydrothermal conditions and characterized by X‐ray crystallography. Complex 1 crystallizes triclinic, P1¯ (No. 2), a = 10.352(5), b = 10.859(6), c = 11.602(6)Å, α = 83.25(1), β = 84.71(1), γ = 66.19(1)°, V = 1183.5(11)ų, Z = 1; 2 triclinic, P1¯ (No. 2), a = 10.375(1), b = 10.668(1), c = 11.758(1)Å, α = 83.179(2), β = 86.228(2), γ = 71.187(2)°, V = 1222.7(2)ų, Z = 1. The complexes consist of trinuclcear copper units that are bridged via two ip ligands forming zigzag polymeric chains. These chains are further extended into layers via aromatic π‐π interactions as well as hydrogen bonds between the free carboxyl groups and carboxylates.     

Structural origin of the thixotropic behavior of a class of metallosupramolecular gels

Complexation, between a ditopic ligand, consisting of a 2,6-bis-(1′-methylbenzimidazolyl)-4-oxypyridine moiety (O-Mebip) attached to either end of a penta(ethylene glycol) core, with transition metal and lanthanide ions, results in the formation of metallosupramolecular polymers, soluble in acetonitrile at high temperatures. Cooling the hot sol to room temperature causes phase separation and crystallization, and produces mechanically-strong gels, which exhibit a highly thixotropic behavior. Optical microscopy indicates that the gel morphology consists of spherulitic particles, which are easily broken by mechanical shear. Reproducible gel properties are produced when the gel is formed by cooling in a sonication bath, which produces a finely-divided globular morphology, and increases the modulus of the gels. Wide angle X-ray diffraction study shows that the crystalline structures of the gels are strongly dependent on the thermal history of gel formation and the nature of the metal ion. The gel properties are a result of the interactions between the colloidal particles produced by the phase separation and crystallization process. These interactions, which may reflect electrostatic forces and possibly metal-ligand binding, in addition to the usual van der Waals interactions, give rise to the formation of a network structure. The disruption of this network by mechanical shear, and its facile reformation when shear is removed, are the origin of the pronounced thixotropic behavior of the gels.     

Substituent effects on fluorene-based linear supramolecular polymerizsation

Two supramolecular systems were constructed based on fluorene-based π-conjugated monomers with or without spiro structures, respectively, and their self-assemble behaviour and optical properties were investigated. Concentration-dependent ¹H NMR and viscosity measurements indicated a transition from cyclic or oligomeric species at low concentrations to linear supramolecular polymers at high concentrations in the system without spiro structures. In contrast, the formation of cyclic species is minimised and not observed in the system with spiro structures.     

氢键结合超分子水凝胶的形成与结构调控

近年来,依靠单体单元间可逆和高度取向的非共价作用力形成超分子聚合物(supramolecularpolymer)得到广泛关注[1,2].在溶液中,超分子单体单元之间通过非共价键相互作用,形成三维网络结构并将有机溶剂或水包裹形成超分子凝胶[3,4].相对于聚合物凝胶,超分子凝胶具有以下优点.(1)生