普适性活性超分子聚合的开发

Synthesis of supramolecular polymers with precise structure and accurate molecular weight is critical for understanding structure-function relationship of supramolecular polymers, which in return, could guide us to fabricate polymers with desired properties. The applicant try to develop a universe method to realize living supramolecular polymerization by tuning the kinetics during the polymerization process, which includes: 1) Investigate the possibility for using oligomer with precise structure for supramolecular polymerization initiator, 2) Tuning the supramolecular polymerization by controlling the real-time concentration of monomers, 3) Develop living supramolecular polymerization base on 1 and 2. The method here is a simple, reliable and universe process. In addition to its fundamental aspect, it also has great potential in lots of fields, especially material science.

制备具有精确分子量和结构的超分子聚合物，对于其结构与性能关系、设计合成特定功能的超分子聚合物具有重要的意义。本项目拟以简单模型化合物为出发点，通过修饰超分子聚合单体，从而调控超分子聚合过程中的动力学参数，实现活性超分子聚合。主要研究内容包括：1）探索具有精确结构的单体低聚物作为超分子聚合引发剂的可能性；2）研究超分子聚合过程中可控的单体即时浓度对超分子聚合过程的影响，并以此来调节超分子聚合的动力学过程；3）结合前诉研究结果，以模型单体为出发点，发展活性超分子聚合方法，并推广到一般体系。本项目致力于发展简单、可靠、适用性广的活性超分子聚合方法，在材料等领域有广阔的应用前景。

开发活性超分子聚合方法制备具有精确分子量和结构的超分子聚合物，对研究其结构与性质关系、设计合成特定功能的超分子聚合物意义重大。由于超分子聚合过程活化能较低，成核和链增长存在激烈竞争，因此实现活性超分子聚合需严格控制聚合的成核和链增长过程。已经报道的具有活性特征的超分子聚合过程多基于特定分子体系，缺乏普适性。为研究并开发普适性的活性超分子聚合方法，本文从动力学角度重新审视聚合过程各阶段的动力学特性，以苯并菲衍生物为模型分子，设计并合成具有光裂解活性的单体前驱体，经紫外照射后可顺利释放活性单体形成超分子聚合物。通过控制光强，使缓慢释放并维持自身低即时浓度，进而抑制链增长过程中出现新的成核中心，并确保超分子聚合缓慢有序进行，最终实现活性超分子聚合。同时我们也进一步深入推广研究所开发的活性超分子聚合方法，先后实现了定向超分子聚合、原位调控超分子聚合物空间排列方式，并展示了此类超分子聚合物在信息加密领域等的潜在应用。