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本论文首先对螺旋链光学活性高分子的研究历史、合成方法以及对聚合物旋光性质的调控方法等进行了简介。
为了考察手性取代基位置对聚合物光学活性的影响,我们设计合成了手性烯类单体(+)-2,5-二[4-((S)-2-甲基丁氧基)苯基]苯乙烯(己合成,特别简写为MBPS,下同),(+)-2,5-二[3-((S)-2-甲基丁氧基)苯基]苯乙烯(3MBPS)和(+)-2,5-二[2-((S)-2-甲基丁氧基)苯基]苯乙烯(2MBPS)。我们成功地进行了3MBPS的自由基聚合,比旋光度和圆二色光谱研究证明聚合物形成了某一旋向占优的螺旋结构,其螺旋方向与聚{(+)-2,5-二[4-((S)-2-甲基丁氧基)苯基]苯乙烯}(PMBPS)的相反。而单体2MBPS因为侧基空间位阻过大不能聚合。通过对PMBPS在溶液中的退火处理,研究了聚合物链构象的稳定性。结果表明相同温度下聚合物在不同溶剂中具有不同的螺旋构象,可能是聚合过程中热力学和动力学共同控制的结果。进行了手性单体MBPS与非手性单体2,5-二(4-己氧基苯基)苯乙烯(HBPS)的共聚合反应,发现MBPS能诱导HBPS形成光学活性的聚合物。
合成了手性中心处在不同位置的系列乙烯基二联苯单体,进行了自由基聚合反应,用旋光仪和圆二色光谱仪研究了聚合物的光学活性。结果表明部分单体实现了螺旋选择性自由基聚合,得到了光学活性的高分子。通过改变手性中心与乙烯基的距离,实现了对聚合物螺旋方向的调控。
合成了两个带有横挂三联苯侧基的甲基丙烯酸酯单体甲基丙烯酸(+)-2,5-二[4-((S)-2-甲基丁氧基)苯基]苄酯(BPBMA)和甲基丙烯酸(+)-2,5-二[4-((S)-2-甲基丁氧基)苯基]苯基酯(BPPMA),并进行了自由基聚合反应。单体和聚合物的比旋光度和圆二色光谱的差异证明聚合物PBPBMA形成了光学活性很差的螺旋链;而PBPPMA则形成了光学活性较好的螺旋链,聚合反应条件如溶剂、温度和单体浓度都显著影响其光学活性。通过改变聚合物主链和侧基之间的间隔基长度,实现了对聚合物螺旋方向的调控。
合成了两个(甲基)丙烯酰胺类单体N-(+)-2,5-二[4-((S)-2-甲基丁氧基)苯基]苯基(甲基)丙烯酰胺[TP(M)AM],进行了自由基聚合反应。聚合结果表明PTPMAM形成了光学活性较好的螺旋链,而PTPAM形成的螺旋链光学活性很差。
通过顺序原子转移自由基聚合反应,制备了PPEOMA-b-PMBPS两亲性梳形
—螺旋嵌段共聚物,初步研究了其在THF/H2O混合溶剂中的自组装行为,考察了聚合物链段组成、初始浓度、加水速度等条件对聚集体形貌的影响。结果表明在快速滴加水的条件下嵌段聚合物主要形成球状胶束聚集体,而对于PPEOMA37-b-PMBPS122,快加水条件下只得到球形胶束,而加水速度减慢后,观察到纳米管聚集体的形成。