基于动态亚胺大环的超分子聚合物的合成、构建与性能研究

Supramolecular polymer, which shares the characteristics of supramolecular chemistry and polymer chemistry, is one of hot topics in polymer chemistry. Supramolecular polymers may be degradable, self-healable, low-temperature processable, and stimuli-responsive. During recent years, host-guest binding motifs are widely applied to the constructions of supramolecular polymers. However, in view of the synthetic difficulty and the common low yields of macrocyclic hosts, it may be difficult to prepare and extend all of these supramolecular polymers in a large scale. In contrast, dynamic covalent macrocycles may circumvent the problem of low yields during the synthesis of macrocyclic hosts. Recently, we reported a dynamic imine macrocycle, which has two configurations: syn and anti. Appropriate guests can template either one of these two isomers, and even control their interconversion. In this project, we plan to apply these host-guest binding motifs to the construction of supramolecular polymers. We will systematically study the influence of different host-guest combinations on the construction of supramolecular polymers. On this basis, we will try to construct supramolecular polymers and gel materials which are responsive to external stimuli, such as acid/base, ions, or guests.

超分子聚合物结合了超分子化学与高分子化学的特点，是当今高分子化学研究的热点之一。超分子聚合物可具有可降解性、自修复性、低温处理性、刺激相应性等特点。近年来，主客体基元被广泛应用于超分子聚合物的构筑。但是鉴于大环主体合成的难度和普遍的低产率，大规模的制备与推广将具有一定的难度。而动态共价大环则可以克服大环主体合成产率低的问题。最近，我们报道了一个动态亚胺大环。该大环具有顺反两种构型异构体，合适的客体能够诱导其中任一种异构体的生成，并可以控制两种异构体的转化。在本项目中，我们拟将此动态亚胺大环的主客体建筑模块应用到超分子聚合物的构筑上，拟系统地研究主体和客体建筑基元的连接方式对超分子聚合物构筑的影响，并在此基础上，构建具有酸碱、离子、客体等刺激响应型的超分子聚合物与凝胶材料。

超分子聚合物结合了超分子化学与高分子化学的特点，是当今高分子化学研究的热点之一。超分子聚合物可具有可降解性、自修复性、低温处理性、刺激相应性等特点。近年来，主客体基元被广泛应用于超分子聚合物的构筑。但是鉴于大环主体合成的难度和普遍的低产率，大规模的制备与推广将具有一定的难度。而动态共价大环则可以克服大环主体合成产率低的问题。在本项目中，系统研究了动态亚胺大环为基元的超分子组装结构的自组装机理和自组装过程动力学规律，并以动态亚胺大环为自组装基元，制备一系列动态亚胺大环的超分子聚合物，并运用核磁、质谱、电镜等测试手段对超分子聚合物组装结构及机理表征分析。采用集成自分类的方法研究动态亚胺大环为基元的构建复杂超分子组装结构，深入研究其自组装机理及规律；有效调控动态亚胺大环的顺反异构过程转化速率，总结了加速和减慢顺反异构转化过程条件及机理；获得了动态亚胺大环超分子聚合物的一般制备方法。通过本项目的研究，获得动态亚胺大环基元材料的自组装机理和动态亚胺大环超分子组装体结构转变动力学的数据及关于动态亚胺大环超分子聚合物材料的制备方法为对制备新型刺激响应超分子材料奠定了理论基础，为开发动态亚胺超分子主体聚合物材料及功能应用提供一个新的思路和方向。