基于有机铂(Ⅱ)的自组装技术构筑功能性超分子材料的研究

摘要

1987年，Lehn，Pederson和Cram三位化学家因在超分子化学领域的卓越贡献而被授予了诺贝尔化学奖。他们利用分子之间的非共价相互作用，例如氢键和金属有机配体之间的相互作用，合成了离散的分子复合物。在随后的几十年里，其他人将这一概念拓宽到更大的范围，创建了纳米级的超分子结构体系，并在宏观尺度上进一步构筑了这些纳米结构，从而产生了功能性的超分子材料。超分子材料的一个重要领域是功能性超分子聚合物。超分子聚合物，即由可逆的、高方向性的非共价键组装而成的单体单元的聚合阵列。由可逆非共价键产生的这些材料的动态特性使得超分子聚合物具有广泛的应用价值，如药物递送、生物传感器、组织工程和致动器等。氢键和金属配位键驱动的自组装已经被证明是制备超分子聚合物的一种有效策略，因为它们的高方向性可以构建定义明确的超分子结构，并且使得到的超分子聚合物具有更高的稳定性。现如今，基于有机铂(Ⅱ)配位驱动的超分子聚合物的研究，对功能性材料的设计与合成产生了重大影响。在本论文中，我们选取了不同种类的金属有机铂(Ⅱ)受体，与冠醚衍生物(B21C7)通过金属配位键或氢键作用驱动的自组装策略来构筑功能性超分子材料。　　1)研究了一种基于有机铂(Ⅱ)-冠醚复合物的双重刺激响应性超分子材料。经研究发现，基于冠醚衍生物的超分子具有宏观温度敏感的相变行为。冠醚衍生物是获得热响应性材料的一种新兴策略。本章通过在金属配位键驱动的自组装体系中引入冠醚衍生物B21C7构筑了一种热/阴离子双重刺激响应性超分子材料。其中B21C7的引入使得材料具有良好的LCST行为，高度灵敏的相分离和优异可逆性。通过利用金属配位键的动态特点，加入卤素等多种阴离子可破坏动态的金属配位键。因此，合成的超分子材料对卤素等多种阴离子敏感。这一研究为构筑新型刺激响应性功能材料提供了理论基础。　　2)主要研究了含有结构水的超分子聚合物。在超分子聚合过程中使用结构水不仅有效地消除了来自超分子聚合物溶液或凝胶中溶剂的负面影响，而且还为固态超分子聚合物材料制备提供了一个新的平台。在合理地分析了人工单体的化学结构之后，我们对结构水引发的聚合过程有了更深刻的理解。在此，我们将低分子量的单体通过金属配位键自组装形成含有有机铂(Ⅱ)的低分子量单体，再由结构水形成的氢键驱动下制备超分子聚合物材料。经研究发现，该超分子聚合物材料对生物组织有一定的粘合能力，且没有细胞毒性，因此，这项工作在生物粘附材料方面有潜在的应用价值。

目录

声明

第 1 章 绪 论

1.1 超分子材料

1.2形成超分子材料的非共价作用力

1.2.1 氢键

1.2.2 疏水作用

1.2.3 π-π 堆积作用

1.2.4 金属配位键

1.2.5 主客相互作用

1.2.6 多种非共价作用力协同

1.3 刺激响应性超分子材料

1.3.1 热响应性超分子材料

1.3.2 光响应性超分子材料

1.3.3 pH 响应性超分子材料

1.3.4 氧化还原响应性超分子材料

1.3.5 化学响应性超分子材料

1.3.6 机械力响应性超分子材料

1.3.7 多重刺激响应性超分子材料

1.4 课题的意义及内容

第 2 章 热/阴离子双重响应性有机铂-冠醚配合物

2.1 课题设计

2.2 实验部分

2.2.1 实验仪器与材料

2.2.2 化合物 Ⅱ 的合成及谱图表征

2.3 结果与讨论

2.3.3 化合物 Ⅱ 的稳定性

2.3.4 化合物 Ⅱ 的 LCST 行为的研究

2.3.5 化合物 Ⅱ 的变温核磁研究

2.3.6 化合物 Ⅱ 的阴离子响应性

2.4 本章小结

第 3 章 含结构水的超分子聚合物

3.1课题设计

3.2 实验部分

3.2.1 实验仪器与材料

3.2.2 化合物的合成

3.3 结果与讨论

3.3.1 结构表征

3.3.2 超分子聚合物的流变测试

3.3.3 超分子聚合物 M1-H2O 的 IR 测试和谱图测试

3.3.4 超分子聚合物材料 M1-H2O 的粘附性

3.3.5超分子聚合物材料M1-H2O的应用

3.4 本章小结

结论

参考文献

附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

附录 B 第二章实验数据处理

附录 C 第三章实验数据处理

致谢