基于酰腙多重刺激响应动态共价聚合物材料的设计合成、组装及分子识别研究

Due to their reversible and repairable properties, the dynamic covalent bonds are often used to build smart responsive materials which possess great application potential in the fields of drug delivery, chemical sensing, and molecular machines. However, most dynamic covalent materials reported in the literatures are restricted by their single responsiveness. As a result, it is of great significance to develop dynamic covalent systems with multi-responsiveness. The goal of this project is to construct novel dynamic covalent polymers with multi-responsiveness by combining the acylhydrazone bonds with multiple molecular recognition sites and to explore the applications of these materials in molecular recognition and sensing. Firstly, a series of dynamic covalent polymers will be prepared, characterized, and modulated by multiple stimuli, and their assembly with metal ions will be explored as a means of sensing these ions. Based on these results, cooperative binding of both cations and anions will be examined for the purpose of detecting anions in water. To further enhance the structure and functional diversity of intelligent polymer materials, 1, 2, 3-triazole will be incorporated into the dynamic acylhydrazone polymer backbones to create a class of novel amphiphilic hyperbranched polymers which form gels in the presence of external stimuli, such as metal ions. The results of this project will lay a solid foundation for the research of assembly and modulation of functional materials as well as molecular recognition and sensing in the future.

动态共价键由于其可逆与可修复性常被用来构建智能响应材料，在药物传递、化学传感、分子机器等领域具有重要的应用前景。然而目前文献报道的体系大都只具有单一刺激响应性，研发具有多重刺激响应的动态智能材料尤为迫切。本项目拟以含多种分子识别位点的动态酰腙键为平台，构建新型具有多重刺激响应的动态共价聚合物材料，并研究其在分子识别中的应用。首先，设计合成并筛选出1-2种可用于金属离子识别的多重刺激响应酰腙动态共价聚合物；在此基础上探究金属离子/阴离子对该类聚合物的协同作用，实现水相中阴离子的识别；为进一步提高智能响应材料的结构和功能多样性，拟将酰腙与1,2,3-三唑结合，合成一类两亲性的超支化动态共价聚合物，并制备具有多重刺激响的金属动态共价聚合物凝胶。预期本项目研究成果将为未来功能材料组装和调控以及分子识别和传感等研究奠定坚实的基础。

动态共价键由于其可逆与可修复性常被用来构建智能响应材料，在药物传递、化学传感、分子机器等领域具有重要的应用前景。然而目前文献报道的体系大都具有单一刺激响应性，研发具有多重刺激响应的动态智能材料尤为迫切。酰腙键既具有动态共价键的特性，又含有氢键给受体等超分子识别位点，为刺激响应动态聚合物的高效构筑和动态调控创造了契机。本项目以动态酰腙键为平台，构建了一系列新型的具有多重刺激响应的动态共价聚合物材料，并研究了其在分子识别中的应用。具体完成工作如下：.（1）具有多重刺激响应酰腙动态聚合物材料的设计合成、组装及分子识别研究.将联吡啶引入到聚合物链中，一方面，二个吡啶环通过一个单链连接，使得其可以自由转动，有利于金属的配位。另一方面，联吡啶环的引入，增加了聚合物的共轭性，有效调节其光学性能。实现了水相中铜离子与氰根离子的高灵敏高选择性识别。.（2）酰腙动态共价聚合物对金属离子的响应与调控及其对6-MP，PPi的检测.酰腙键含有氢键的给体与受体，能在外界pH改变下质子化和去质子化；其中的杂原子易与金属离子配位组装成结构多样的络合物。通过金属离子/检测化合物对该类聚合物的协同作用，完成了6-巯基嘌呤与焦磷酸跟的检测。.（3）具有温度响应的酰腙动态共价聚合物的组装和性能调控研究.将疏水的烷烃链与亲水的乙二醇链引入到酰腙聚合物中，得到了一类具有温度调控的聚合物，实现了荧光素在不同温度下的包裹与可控释放。.（4）联苯环-链异构化合物的设计及其对手性醇，胺的光学纯度检测.设计合成了一系列的联苯环链异构化合物，针对有机合成以及药物化学中常见的手性醇，一级胺与二级胺的构型及光学纯度，以受体和分析物的动态作用和信号传导机理为切入点，实现了它们的手性纯度检测。.本项目研究成果将为未来功能材料组装和调控以及分子识别和传感等研究奠定坚实的基础。