氢键调控的局部及远程有序的大分子自组装

本项目设计合成新的芳酰胺和芳酰肼大分子，通过分子内O…H-N氢键限制其形成分子间氢键并增强其共平面性，从而产生直线型和螺旋型的大分子骨架。通过烷基及寡聚乙氧基侧链等调节其在不同溶剂中的溶解性，从而研究这些大分子的自组装行为。本项目计划合成6类大分子结构，总体设计基于前期同类骨架的寡聚体研究结果。这些研究表明，同类骨架的寡聚体受芳环堆积作用驱动，展示出良好的自组装性能，能够形成凝胶、囊泡等三维有序组装体。因此，本项目希望研究大分子骨架是否具有独特的自组装行为和尺度效应，其与相同骨架的有机分子在组装性质上的差异，其聚合度-自组装性能关系以及自组装过程的可调控性等。

本项目主要探索研究氢键驱动的芳香酰胺人工二级结构及其片段在功能性大分子自组装及调控大分子体系微观和宏观性质方面的应用，主要在一下几个方面取得进展：（1）构筑了一类直线型芳香酰肼聚合物，通过分子内氢键强化其骨架共平面性，通过引入侧链的疏水和亲水性调解其堆积性质，系统研究了其形成囊泡和凝胶的性质和形貌等；（2）把芳香酰胺折叠体片段作为交联剂并入到丙烯酰胺共聚物中，利用折叠片段分子内氢键的可逆断裂-恢复过程控制共聚物的力学性能，蠕变实验表明，氢键折叠体片段能够显著提高共聚物的弹性和抗拉伸性能等；（3）合成了一类高分子，把氢键芳酰胺折叠体并入到其主链中，利用单分子力谱首次直接测定了芳香酰胺折叠内不同区域分子内氢键的相对稳定性；（4）利用供体-受体相互作用构筑了一类轮烷分子梭，在线性片段中并入折叠体片段，利用折叠体片段实现了轮烷分子梭运动及相应亚稳态寿命的有效调控；（5）首次利用分子内C-H...N氢键构筑了一类1,2,3-三氮唑折叠结构，利用其实现了溶液相分子间卤键驱动的高稳定性分子识别；（6）结合氢键和配位作用为驱动力，构筑了一类超高分子量手性超分子聚合物，观察到超分子聚合物内手性翻转和放大的时间依赖性。