沉淀聚合制备双取代螺旋聚炔微球

摘要

共轭聚合物由于其卓越的光学和电子性能，在近些年一直备受关注。作为一类典型的共轭聚合物，取代聚乙炔，包括单取代聚乙炔和双取代聚乙炔，已得到了广泛而深入的研究。研究者们已经成功制备了种类十分丰富的单取代聚乙炔。其中，部分单取代聚乙炔能够形成螺旋结构，引起了人们的巨大兴趣。特别值得强调的是，由单取代螺旋聚乙炔所构筑的微球能将聚合物的螺旋结构和微球的大比表面积有机结合在一起，从而在诸如手性识别/拆分、不对称催化、对映选择性结晶、对映体选择性控释等与手性相关的应用领域显示出巨大潜力。目前研究者们已经建立了多种聚合方法，包括乳液聚合法、悬浮聚合法、分散聚合法、沉淀聚合法等，用于制备能够满足不同应用需求的单取代螺旋聚乙炔微球。
　　与单取代聚乙炔相比，双取代聚乙炔通常具有更高的热稳定性、更好的耐化学性和荧光性能。因此，它们被广泛应用于化学传感器、太阳能电池、荧光材料、气体分离、液晶、高效液相色谱（HPLC）手性固定相等多个领域。尽管双取代聚乙炔的研究已经取得了上述喜人的进展，但目前还没有关于制备双取代聚乙炔微球的报道。这很大程度上是因为双取代乙炔单体的聚合需要使用对水十分敏感的金属催化剂。因此，制备双取代聚乙炔微球仍然是一项重大的学术挑战。
　　本论文旨在攻克上述挑战，推动双取代聚乙炔微球的发展，建立制备双取代聚乙炔粒子的方法。主要研究内容如下:
　　我们首先选用了一种结构简单的非手性双取代乙炔单体，采用沉淀聚合法（避免催化剂与水的接触），通过调节溶剂组成和催化剂用量等反应条件来调整微球的形貌，最终得到了形貌规整、尺寸较均一的双取代聚乙炔微球。通过对双取代乙炔单体沉淀聚合成球过程的观察和分析，并参考前人关于沉淀聚合的研究，提出了双取代聚乙炔微球的形成机理，建立了双取代乙炔单体沉淀聚合制备聚合物微球的新方法。
　　随后，我们合成了一种手性双取代乙炔单体，同时还制备了一种含有两个双取代乙炔基团的分子作为交联剂。使用所制备的单体和交联剂，在上面所建立的沉淀聚合方法基础上，成功制备了具有光学活性的双取代螺旋聚乙炔交联微球，并且微球形貌规整、粒径分布较窄。通过在交联剂存在下的沉淀聚合成球过程的跟踪，提出了交联双取代聚乙炔微球的形成机理。本论文为制备双取代聚乙炔微球建立了一有效途径。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 取代聚乙炔微球

1．1．1 乳液聚合

1．1．2 悬浮聚合

1．1．3 沉淀聚合

1．2 双取代聚炔

1．2．1 双取代聚炔简介

1．2．2 双取代聚乙炔的催化体系

1．2．3 高效液相色谱法中的应用

1．2．4 荧光探针和传感器

1．2．5 液晶性

1．3 本课题的目的及意义

第二章 沉淀聚合法制备非交联双取代聚炔微球

2．1 引言

2．2 实验试剂与仪器

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验所需仪器

2．3 实验部分

2．3．1 双取代聚乙炔微球的制备

2．3．2 产物表征

2．4 结果与讨论

2．4．1 聚合物表征

2．4．2 双取代聚炔微球的制备以及表征

2．5 沉淀聚合制备手性双取代聚炔微球的尝试

2．5．1 手性双取代炔单体合成

2．5．2 手性双取代聚乙炔微球的制备

2．5．3 单体的表征

2．5．4 手性双取代聚乙炔微球的制备和表征

2．6 小结

第三章 沉淀聚合法制备手性交联双取代聚炔微球

3．1 引言

3．2 实验试剂与仪器

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验所需仪器

3．3 实验部分

3．3．1 手性单体(+)-M1和(-)-M1的合成

3．3．2 双取代聚乙炔交联剂的合成

3．3．3 手性非交联双取代聚乙炔微球的制备

3．4 结果与讨论

3．4．1 单体和交联剂的表征分析

3．4．2 手性双取代聚乙炔微球的制备以及性能表征

3．4．3 手性交联双取代聚乙炔微球的制备以及性能表征

3．5 小结

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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