新型螺旋聚苯乙炔衍生物的合成及其阴离子识别性能研究

摘要

本论文将不同氨基酸以及具有阴离子识别功能的酰胺基、脲基引入到苯乙炔单体中，设计合成三种功能化螺旋聚苯乙炔衍生物，并且研究了聚合物光学活性以及阴离子识别性能。
　　以Boc-L-丙氨酸、Boc-L-缬氨酸、苯胺、4-苯基氨基脲和4-乙炔基苯甲酸为原料，分别进行酰胺化反应、脱保护基Boc反应和酰胺化反应，合成三种带有不同氨基酸以及酰胺基、脲基的功能性苯乙炔衍生物（单体1、单体2、单体3）。以DMF为聚合溶剂，通过铑系催化剂催化聚合，得到具有光学活性的螺旋聚苯乙炔衍生物（聚合物1、聚合物2、聚合物3）。同时对三种苯乙炔单体及聚苯乙炔衍生物进行红外、核磁氢谱和GPC表征，结果表明三种聚合物主链均呈现顺-反式构型。
　　采用旋光仪和CD光谱仪探究了三种不同聚合物和单体的光学活性，并探究溶剂、温度和甲醇对光学活性和螺旋构象的影响。结果表明，单体在聚合物形成过程中产生了螺旋结构。通过探究不同温度下三种聚合物的圆二色谱图，结果发现随着温度的降低聚合物的Cotton效应均有所增强。三种聚合物在低温下具有更高的螺旋规整度和更好的热稳定性，高温会破坏聚合物的螺旋结构。随着甲醇含量的增加，聚合物1的Cotton效应有所减弱，可能是因为氢键在聚合物的次级结构中起到了一定作用，甲醇的加入破坏氢键的形成进而影响聚合物1的螺旋构象。
　　分别考察了三种螺旋聚苯乙炔衍生物（聚合物1、聚合物2、聚合物3）对不同阴离子的识别能力。结果表明，聚合物1能够裸眼识别出F-和OH-，聚合物3则识别出F-。通过CD光谱、紫外-可见光谱和荧光光谱来探究聚合物对不同阴离子识别效果，结果发现，加入F-、AcO-和H2PO4-后，均能够引起三种聚合物Cotton效应发生较为明显的变化；相比较聚合物2和聚合物3，聚合物1在加入F-和OH-后，引起紫外吸收峰发生明显偏移，而荧光光谱发生一定的淬灭。通过核磁氢谱分析阴离子是与脲基、酰胺基团发生了相互作用从而导致了以上变化。

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第1章 绪 论

1.1 引言

1.2 螺旋聚合物的发展过程

1.3 螺旋聚合物的分类

1.4 螺旋聚合物的合成方法

1.5 螺旋取代聚乙炔衍生物

1.6 螺旋聚合物的应用

1.7 阴离子受体类型

1.8 选题意义和研究内容

第2章 实验部分

2.1 实验试剂和仪器

2.2 实验方案

2.3 侧链含有酰胺基或脲基苯乙炔单体的合成

2.4 催化剂的合成

2.5 聚合反应

2.6 阴离子识别实验

2.7 实验表征手段及其方法

2.8 本章小结

第3章 新型螺旋聚苯乙炔衍生物的合成及其表征

3.1 三种新型苯乙炔衍生物单体的合成及其表征

3.2 三种新型聚苯乙炔衍生物的合成及其表征

3.3 本章小结

第4章 聚苯乙炔衍生物光学活性与阴离子识别性能研究

4.1 聚苯乙炔衍生物光学活性研究

4.2 聚合物螺旋构象的影响因素

4.3 聚合物1阴离子识别性能研究

4.4 聚合物2阴离子识别性能研究

4.5 聚合物3阴离子识别性能研究

4.6 本章小结

结论

参考文献

致谢