基于马来酰亚胺化学的高分子序列调控

来源 :苏州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:pettey
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
高分子的序列是指单体单元在高分子链中通过共价键连接的次序。DNA等生物大分子具有精密的一级序列结构,从而能够实现复杂且精确的功能。受到自然界大分子精确序列结构的启发,高分子序列调控成为高分子化学的热点研究领域之一。高分子序列调控一般可以分为两个层次,第一个层次是序列可控高分子,单体单元的连接次序有规律,每条高分子链中单体连接次序大体一致,但不完全相同,一般通过“活性”/可控聚合和活性缩聚等方法得到。第二个层次是序列精确高分子,每一条高分子链中,单体单元个数和连接次序完全相同,一般通过迭代增长策略合成得到。近十年,经过高分子化学家的不断努力,高分子序列调控领域已经取得了突出的成果,提出了不少新颖高效的方法,序列结构与性能的关系研究也得到越来越多的关注。但是,更加复杂的序列结构的合成研究较少,另一方面,序列精确高分子的结构种类少,高效的合成方法不足,研究极具挑战性。高分子的序列调控离不开高效的化学反应。作为重要的合成子,马来酰亚胺中活化的碳碳双键以及酰亚胺结构使其具有多反应性,例如,碳碳双键既可以进行自由基聚合,同时又可以发生高效的点击反应(例如巯基和马来酰亚胺的迈克尔加成反应,双烯体和马来酰亚胺的可逆Diels-Alder(DA)反应等),除此以外,酰亚胺结构上的氮-氢结构可以发生光延反应等不同的亲核取代反应。因此,马来酰亚胺化学为高分子的序列调控提供了优异的化学反应平台。针对上述科学问题,本文围绕马来酰亚胺化学进行高分子序列调控,主要开展了以下两个方面的研究工作:(1)基于DA反应构建休眠单体,通过休眠单体和从主链接枝策略的联用,将序列可控高分子作为合成模板,发展了具有不同拓扑结构的接枝共聚物的定制合成新方法;(2)通过马来酰亚胺的多反应性,结合多种链增长策略,高效制备了一系列主链和侧链结构可调的单一分子量序列精确的高分子,并利用串联质谱对其序列结构进行解析。具体研究工作如下:(1)在第二章中,首先通过DA反应合成含有功能性基团的休眠单体一一呋喃保护的N-羟乙基马来酰亚胺,并测试其在高温和低温时,通过逆DA反应释放马来酰亚胺的动力学速率。随后,通过休眠单体策略将其与苯乙烯进行可逆加成-断裂链转移聚合,利用程序控温手段,控制聚合过程中马来酰亚胺的释放,从而制备了马来酰亚胺和苯乙烯单体序列可控的高分子。同时,通过核磁共振氢谱、尺寸排阻色谱以及基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱,对聚合过程和聚合物的单体序列结构进行了详细的表征。接着,通过从主链接枝策略,将序列可控高分子主链中琥珀酰亚胺基元含有的羟基作为引发位点,以接近100%的引发效率引发L-丙交酯或ε-己内酯的开环聚合,从而得到多种拓扑结构的接枝共聚物,并且也对接枝共聚物进行了严格的结构表征。此外,序列可控高分子和接枝共聚物的热性能研究表明,受到分子缠结影响,高分子的玻璃化转变温度和结晶温度等随序列结构改变有所不同。本工作通过休眠单体和从主链接枝策略的联用,发展了一种定制合成多种拓扑结构接枝共聚物的新方法。(2)序列精确高分子因为每条链都具有相同的单体单元排列次序,其合成也更具挑战性。目前,序列精确高分子往往只能单一实现主链或侧链结构的调控,而同时实现主链和侧链调控的例子并不多见。在第三章中,以溴代马来酰亚胺为合成子,利用马来酰亚胺结构的多反应性,可以实现在一条高分子链中对主链和侧链结构的同时调控,从而极大的丰富了其序列结构。首先,通过马来酰亚胺的DA反应和光延反应,合成了具有不同碳链长度的单体。单体正交脱保护后,利用巯基-溴代马来酰亚胺的快速加成-消去反应实现链长及主链结构(不同碳链长度)的精确序列调控。紧接着,通过高效的巯基-马来酰亚胺迈克尔加成反应,实现对侧链序列的精确调控。结合多种迭代增长策略,成功合成了同时具有精确主链和侧链序列、单一分子量的琥珀酰亚胺二硫醚结构高分子。通过核磁共振氢谱和基质辅助激光解吸/电离飞行时间质谱表征了高分子的结构。同时,其主、侧链序列结构可以通过串联质谱进行精确解析,因此,该序列精确高分子还具有作为信息存储高分子的潜在应用价值。
其他文献
当今世界正经历百年未有之大变局,拔尖创新人才成为决定各国国际地位的核心要素。在这样的背景下,培养拔尖创新后备人才变得尤为重要。本研究聚焦于高中化学拔尖创新人才影响因素的研究,探索高中化学拔尖创新人才成长的培养途径。本研究在分析国内外研究现状的基础上,确定了高中化学拔尖创新人才的内涵。在已有拔尖创新人才培养研究的基础上,编制针对化学拔尖创新人才的成长和教育的访谈提纲,自主建构了研究工具,并对访谈结果
学位
血管网络对组织的修复和再生具有重要作用,是防止组织缺氧、凋亡、坏死以及保证组织正常生长并发挥生理功能的关键。然而,血管新生本质上是一个复杂的生化过程,涉及细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的降解、内皮细胞的迁移、增殖、毛细血管的形成和稳定等。在此过程中,血管生成因子是血管生成的主要驱动力,可诱导内皮细胞的迁移,新血管的生成。虽然,将血管生成因子递送到损伤部位可以成功促进
学位
现代功能材料研究领域中,无机-有机杂化铅碘化合物因其结构的多样性,它们在半导体材料、非线性光学、光致发光和光催化等领域有着非常广泛的应用前景。铅碘化合物的晶体结构很大程度上依赖于溶剂种类、投料比、酸碱度和结构导向剂等因素,其中结构导向剂对化合物的结构影响最为显著,因此可以引入不同的结构导向剂,通过结构导向剂的导向作用调节PbI5和PbI6等基本结构单元的自组装形式,从而生成不同组成和结构的[Pbx
学位
现代苏州园林景区主要采用依靠门票收入来实现园林景区的日常保护管理与开发的“以园养园”的经营管理模式。近年来,随着苏州景区所处社会大环境的改变以及人们注重遗产保护的可持续发展新理念的不断实践,苏州园林景区经营管理的内涵和外延有了进一步拓展。今天人们所谈及的苏州园林景区的经营管理,已不仅是之前大家始终关注的本体、保存、修复、濒危等概念,而是还关联到诸如苏州园林景区准公共物品的公益性目标的实现、苏州园林
学位
小肠的传质和吸收功能对人体健康至关重要。肠内壁具有多尺度结构,环形褶皱、绒毛以及微绒毛的存在极大地增加了小肠内的吸收面积。这些特殊结构是否具有其他功能,还未有定论。根据传递理论,营养物质在肠道内的运输需要克服传质阻力,随后才能到达肠道壁面,进而被吸收。在壁面运动下,肠道壁面结构对营养物质运输的影响有待探索。此工作通过建立多物理场耦合模型,模拟以褶皱为显著特征的人体十二指肠腔体内物质的混合过程,并与
学位
柔性致动器是在外界刺激下可产生形变并且实现应力输出或能量收集的单组分材料或器件。根据形变机理的不同,可以将其分为两大类:第一类是分子链有序性/取向度变化(如含有光响应基团的聚合物,在光刺激下发生顺-反异构变化)引起的形变;第二类是由物质传输引起的体积变化(如离子或水分子的吸附/脱附)引起的形变。根据刺激源的不同,柔性致动器可以分为光、电、热、磁、溶剂、湿气、压力刺激响应型等。在众多致动器中,对湿气
学位
胆甾型液晶在液晶显示器、反射型偏振片、彩色滤光片和手性聚合物薄膜等方面有着广泛的应用,往向列相液晶中加入手性添加剂则是获得理想胆甾型液晶的有效方法。异山梨醇由于自身的手性和固有的刚性结构,可用作手性添加剂的手性基元。因此,本工作中合成了二十一种以异山梨醇为手性基元的添加剂,并展开以下研究:(1)设计合成了十八个以异山梨醇为手性基元的添加剂。通过对其结构的调整,包括引入单个不同位置的氟原子、改变末端
学位
亚硝酸叔丁酯(TBN)作为一种高效绿色的多官能化试剂可以广泛地参与到各类有机转化之中,比如氧化反应、重氮化反应、亚硝化反应、硝化反应、肟化反应等。虽然它在有机合成中已经得到了广泛的应用,但仍有很大的发展潜力。本论文研究了TBN参与下的新型反应,包括:TBN催化羧酸的绿色酯化反应、一锅法实现TBN参与的分子内[2+2+1]环加成构建异噁唑啉。简述如下:一、TBN催化羧酸的绿色酯化反应以TBN为催化剂
学位
活性胶体是一类可以将环境中各种形式的能量例如光能、化学能、磁能等转化为自身动能,从而实现自驱运动的微纳颗粒。由于活性胶体的运动和相互作用与自然界中的细胞和细菌相似,因而被认为是一类新型的仿生智能材料而备受关注。近年来,活性胶体更是在生物化学传感、药物可控释放和环境治理等实际应用领域崭露头角。科研人员在活性胶体结构设计、合成制备和运动控制等方面也取得了一定成果。然而,如何通过结构设计和外场精准地调控
学位
材料的蓬勃发展带动了各式各样传感器的研发,其成果在食品安全、生态环境以及医学诊断等方面有广阔的应用。材料的选择对传感器的性能有较大影响,通过物理、化学等方法处理之后的材料能够提高原材料的某些性能,因此功能材料引起了国内外科研人员的兴趣。钒酸铋作为一种无机光电材料,具有合适的禁带宽度、良好的可见光响应性、光催化活性和生物相容性等优势。本论文基于功能化的钒酸铋开发了如下两种传感器:1.基于钒酸铋的光电
学位