基于环三聚反应构筑含二茂铁基团的水溶性超支化共轭聚芳烃

有机金属聚合物因具有特殊的化学、物理性质，以及优异的光、电性能，使其成为一类新型的功能高分子材料。水溶性共轭聚合物因为满足了荧光传感材料对高灵敏度、高选择性、操作简单和实时响应等的要求而受到更多的关注。本申请在前期所取得的研究成果基础上，利用双炔环三聚反应，以二茂铁和芴为基本构筑单元，构筑新型水溶性超支化共轭聚芳烃，实现聚芳烃的荧光分子开关功能。通过单体分子的设计、催化剂的选择、聚合反应条件的控制等途径，不仅使聚合产物具有良好的水溶性，更能实现结构与性能地可控；阐明二茂铁基团的电子状态对水溶性超支化共轭聚芳烃荧光发射的控制机理；探讨实现荧光分子开关可逆转换的条件及影响因素，建立化学及生物分子的检测方法；为开发新型传感器材料提供一种新思路。

水溶性共轭聚电解质把传统共轭聚合物的光电性质和聚电解质的水溶性特点结合在一起，性质独特，在新一代光电器件制作和化学生物荧光传感器中获得应用。本项目将具有聚集诱导发光（AIE）性质的四苯乙烯（TPE）结构单元引入到阳离子型共轭聚电解质（CCPE）主链结构中，获得了具有聚集诱导荧光增强或聚集诱导双通道荧光信号的CCPE，并对其结构、性质等进行了深入研究。通过该项目的研究，得到如下一些研究结果：（1）将AIE结构单元引入到CCPE中，其具有聚集荧光增强性质，且利用带有负电的生物大分子作为模板利于研究聚集荧光增强现象及机理；（2）将AIE结构单元与受体结构单元苯并噻二唑（BT）共聚制备得到的CCPE，具有双通道的荧光响应信号，一方面表现为荧光强度的增强，另一方面还表现为发射波长的红移，即聚集诱导荧光增强与荧光共振能量转移两种光物理过程并存；（3）将AIE结构单元与聚集猝灭（ACQ）结构单元以不同的结构单元比共聚，制备得到系列性质不同的CCPE。AIE和ACQ结构单元交替共聚得到的CCPE具有聚集荧光增强性质，而AIE与ACQ结构单元比为3：7，2：8和1：9时，得到的CCPE具有双通道荧光响应信号。由AIE结构组成的链段部分表现为聚集荧光增强性质，而由ACQ结构组成的链段部分表现为聚集荧光猝灭性质。优化检测条件，可以实现对肝素的双通道检测。综上研究结果表明，通过调节主链的结构组成，可以调节聚集态下共轭聚电解质的发光性质，为进一步开发共轭聚电解质在固态下的应用奠定了理论基础。