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目前,通过溶剂手性转移诱导非手性π-共轭聚合物获得超分子手性,是一种制备光学活性共轭高分子更为高效便捷的方法。其一般通过含有手性溶剂的三元或二元溶剂体系来实现。但由于其他非手性溶剂的参与,溶剂分子与聚合物间的相互作用较为复杂,手性诱导机理的研究更加困难,产生的聚集体也多为光学活性的纳米粒子,无法直观地观察到其内部的螺旋结构。因此,发展一元手性溶剂诱导非手性聚合物进行超分子组装,不仅避免了其他溶剂与聚合物间的相互作用,产生的螺旋聚集体形貌也更为直观,更有利于用来探究其手性诱导机理。本论文利用一元手性溶剂和低温协同组装的方法,围绕聚芴的超分子手性的构建和调控、结构与手性诱导的关系、手性记忆、手性传感器和手性诱导机理等关键科学问题,系统地研究了聚芴在手性溶剂诱导下的手性组装、凝胶行为、手性溶剂响应行为等,探索了聚合物主链长度及烷基侧链长度对聚集体超分子手性构建的影响。具体主要研究内容如下:(1)通过Suzuki缩聚反应合成了非手性的聚(9,9-二辛基芴)(PF8)。其在手性柠檬烯溶剂中的溶解实验表明,PF8在较高温度下能够达到分子水平的溶解,在低温下能够有效聚集。利用该特性,使用(R)-(+)-/(S)-(-)-柠檬烯作为唯一溶剂和手性源,考察了PF8在不同组装温度(-10 oC、-20 oC、-30 oC或-40 oC)、组装时间、聚合物重复单元浓度、柠檬烯对映体纯度(ee)下的手性组装行为。对于组装形成的超分子聚集体,考察了其热稳定性、手性记忆、圆偏振光(CPL)和手性传感器等性质。主要研究结果如下:1)在较高聚合物浓度(>2.0 mg/m L)下,聚合物在手性柠檬烯中可以形成超分子手性凝胶,其干凝胶为多孔结构;2)最佳组装温度为-20 oC,较高温度下(-10 oC)下组装较慢,较低温度下(-30 oC和-40 oC)组装较快并伴随着聚合物的快速析出,不利于聚合物链的有序堆积。其中,形成共平面化β构象是聚芴手性组装的重要条件。经原子力显微镜(AFM)表征,其组装体形貌为具有左右螺旋结构的纳米纤维。3)在相同实验条件下,组装体的CD和gCD值随着聚合物浓度和柠檬烯的对映体纯度的增加而线性增大;4)该组装过程是可逆的“低温组装-高温解组装”过程,具有较好的可重复性;5)将组装体转移到膜上除去手性源后,超分子手性仍能被保持,升高温度直至分解温度仍具有光学活性,即具有良好的手性记忆能力,可应用于制备光学活性材料;6)非手性的PF8膜可作为手性检测器,成功检测柠檬烯蒸汽的手性。(2)利用Suzuki缩聚反应,设计合成了侧链含有手性基团的聚芴(PSF)和其共聚物(P(SF-alt-F8)),考察侧链手性诱导与溶剂手性转移诱导主链手性的能力强弱关系,考察能否利用溶剂手性来调节手性聚芴进行手性翻转。溶解实验表明PSF在柠檬烯中高温溶解、低温聚集组装,在较高浓度下可形成手性凝胶。PSF分子完全溶解时无光学活性,在相反手性的柠檬烯中聚集均呈同一螺旋方向的手性,说明该手性来源于聚合物侧链的手性,溶剂手性无法用来调节其手性,即手性侧基的手性传递能力强于手性柠檬烯的手性诱导能力。在共聚物中,F8单元的交替插入阻止了SF单元侧链的手性传递使得聚集状态的共聚物没有手性,再次证明了PSF聚集态手性来源于侧链的手性基团。此外,将PSF组装体溶液转移膜上,其与氯仿溶液制得的膜具有相反的手性表达。(3)基于上述一元手性溶剂低温协同组装法,较为细致地考察了侧链烷基链长度对聚集体超分子手性的影响。首先,利用Kumada催化剂转移缩聚反应和Yamamoto-type偶联反应合成了七种具有相似重复单元数和PDI分布的聚烷基芴(PFs)(PF5-PF10和PF2/6)。然后考察了PFs在柠檬烯中的手性超分子组装行为,研究结果表明:1)带有线性烷基链的聚合物PF5-PF10均能在一元柠檬烯中形成超分子手性凝胶,且其凝胶温度Tsol-gel与解凝胶温度Tgel-sol与侧链的烷基链长有关,而带有支化烷基链的聚合物PF2/6在相同条件下不能形成超分子手性凝胶;2)PFs手性聚集体中,聚合物主链除了具有α构象,还具有共平面化的β构象(PF5、PF7、PF8、PF9和PF10)和能垒较高的γ构象(PF6)。其中,β构象含量与链长有关,PF8的β构象含量最高;3)PFs聚集体的β构象的手性螺旋方向由烷基链长和其奇偶性决定,其CD信号具有明显的“奇偶效应”,这对于制备光学活性π-共轭聚合物具有重大意义。(4)利用增大Yamamoto偶联反应中单体共轭长度的方法,设计并合成了一系列单分散齐聚芴(PFn),考察了超分子手性组装所需的最小主链共轭长度。首先,通过溴代芴和芴硼酸酯二者的Suzuki偶联反应获得二联芴(FO2)和三联芴(FO3)。对其进行溴化得到相应的双溴代产物,即单体FO2-2Br和FO3-2Br。通过控制偶联反应的官能团投料比可获得相应的单溴代产物,即封端剂FO2-Br和FO3-Br。通过优化单体/封端剂投料比、温度和加料顺序等聚合条件,使其只产生低聚体,再通过循环制备液相色谱分离得到了纯净的单分散齐聚物。通过一元溶剂低温协同组装考察了超分子手性组装需要的最低主链共轭长度。研究结果表明:1)当单体与封端剂比例为1/1时,聚合得到的低聚芴最优;2)通过循环制备液相色谱成功分离得到了单分散齐聚物FO6、FO8、FO9、FO12和FO15;3)相同实验条件下,主链长度越长,β相含量越高,聚集体相对越稳定;4)一元柠檬烯诱导的手性组装与芴重复单元数n有关,n≤8,不能有效组装;n>8,低温下能够有效手性组装。