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上海大学张阿方教授课题组在智能螺旋聚苯乙炔的手性构象调控方面取得重要进展
2019-11-08  来源:高分子科技

  聚苯乙炔因其独特的光电学性质备受青睐,而设计制备含有功能性侧基并在一定条件下形成稳定螺旋构象的聚苯乙炔衍生物极大地拓展了其在手性催化、对映体分离、手性传感等领域的应用。螺旋聚苯乙炔的另一特质在于它的动态性,其螺旋构象可通过外界条件改变进行调控。然而,构建具有多重刺激响应功能的螺旋聚苯乙炔衍生物体系仍是一大挑战,这在一定程度上限制了聚苯乙炔在信息存储、光学器件和液晶显示等方面的应用。

  张阿方教授团队利用树枝化聚合物的拓扑结构,以烷氧醚树枝化基元及手性氨基酸作为侧基制备了一类新型温度响应性螺旋聚苯乙炔(Macromolecules 2014, 47, 3288)及其手性智能微球(Eur. Polym. J. 2019, 118, 275)它们不仅具有相转变迅速、滞后效应小等优异的温敏行为,且可以通过改变温度实现聚合物构象的可逆调控。当引入微量荧光硼氮杂萘发色团后,聚合物具有荧光特征,且随着温度升高表现出荧光增强现象(图1)。该研究为开发具有手性特征的热响应性荧光传感器提供了新途径。

图1. 温敏螺旋聚苯乙炔衍生物及其热响应性荧光传感行为

  最近,该团队进一步采用烷氧醚化聚苯乙炔为构筑基元,通过改变烷氧醚侧基与主链的连接方式,制备了一系列具有温度、溶剂以及金属离子多重刺激响应性的水溶性螺旋聚苯乙炔(Macromolecules 2019, dol: 10.1021/acs.macromol.9b01881),实现了聚合物螺旋构象的灵活调控。尤其是该类螺旋聚苯乙炔在水溶液中表现出特征的温度响应行为(图2),通过改变温度使得聚合物聚集状态发生变化,进而诱导聚合物的螺旋构象发生反转。此外,发现聚合物螺旋构象对外界刺激的响应行为依赖于侧基与主链的连接方式,而相邻重复基元间的氢键相互作用对侧基手性到聚合物主链的传递起到至关重要的作用。该研究对制备螺旋构象可通过多重外界刺激调控的新型聚苯乙炔衍生物具有重要参考价值。

图2.刺激响应实现螺旋构象反转的聚苯乙炔衍生物示意图。

  论文第一作者是上海大学材料学院硕士研究生王芳周聪聪同学,李文副教授张阿方教授为共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金项目(21574078, 21971160和21971161),上海市浦江人才计划(19PJ1403700)和上海市仿生与智能高分子材料重点创新团队的资助。

  论文链接:

  https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/ma5003529

  https://pubs.acs.org.ccindex.cn/doi/abs/10.1021/acs.macromol.9b01881

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