主链型复杂超分子超支化共聚物的合成及自组装研究

Recently, supramolecular polymers have attracted more and more attention due to their reversible and dynamic properties. However, up to now, most of the supramolecular polymers are constructed from the building blocks of small molecular monomers or polymeric blocks and are limited to a linear chain structure. In this project, we hope to construct more complex non-linear supramolecular polymers, especially amphiphilic supramolecualr block copolymers, with the building block of hyperbranched polymers. Four kinds of supramolecular polymers are expected to be synthesized, including the "hyperbranched-linear-hyperbranched" supramolecular triblock copolymer, main chain supramolecular dendronized polymers, "hyperbranched-star-hyperbranched" supramolecular polymers with a hyperbranched core and many hyperbranched polymer arms; and "super" supramolecular hyperbranched polymers. It has been believed that the present work will extend the type of supramolecular polymers as well as the "modular synthesis" routes, and generate the complex supramolecular polymers with a dumbbell-like, one-dimensional cylinder-like, or three-dimensional spherical or network-like structure and a big size with the repeating unites in the range from several to tens of hyperbranched polymers. In addition, these special amphiphilic supramolecular block copolymers might be promising polymeric precursors in self-assembly due to special topological structures.

超分子聚合物由于具有特殊的可逆结构和动态性能，已经成为当前高分子科学的一个研究热点。一般超分子聚合物是以小分子单体或者线性嵌段作为结构单元来构建的，主要限于线性链结构。本项目拟以超支化聚合物作为结构单元来合成更为复杂的非线性超分子聚合物，特别是两亲性的超分子嵌段共聚物。主要拟开发 "超支化-线性-超支化"超分子三嵌段共聚物；主链型树枝化超分子聚合物；以超支化聚合物为核，超支化聚合物为臂的"超支化-星状-超支化"超分子聚合物；及具有超大尺寸的"超级"超分子超支化聚合物。拟通过本项目研究进一步丰富超分子聚合物的种类和模块化合成的路线，将其拓扑结构从原来的单粒子或线性形状拓展到哑铃状、一维圆柱状、三维球状和网络状，制备得到含几个到几十个超支化聚合物重复单元的"大结构、大尺寸"超分子聚合物。另外，这些拓扑结构特殊的两亲性超分子聚合物有望展示出独特的自组装行为。

超分子聚合物由于具有特殊的可逆结构和动态性能，已经成为当前高分子科学的一个研究热点。一般超分子聚合物是以小分子单体或者线性嵌段作为结构单元来构建的，主要限于线性链结构。本项目以自然界植物丰富的拓扑结构为模仿对象，通过共价化学结合超分子主客体化学的方法，以超支化聚合物作为基本的构筑单元，构建更为复杂的非线性超分子聚合物。包括模仿大树结构的“线性-超支化”和哑铃型“超支化-线性-超支化”超分子聚合物，模仿蒲公英的“球形-星状-降落伞”超分子聚合物，类似于糖葫芦串的超分子聚合物，模仿八爪金盘种子的“球-星状-球”超分子聚合物。并通过实验结合理论模拟的方法，细致研究了这些超分子聚合物在选择性溶剂，特别是水中的自组装行为，制备了具有类似“豇豆角”结构的微米管和具有仿海胆结构的纳米球。探索了这些超分子组装体在光捕获和化学传感方面的应用。. 本项目研究一方面拓展了现有超分子聚合物的种类，将其拓扑结构从原来的单粒子或线性形状拓展到哑铃状、一维圆柱状、三维球状和网络状；另一方面也为超分子聚合物的自组装研究提供了新的启示，丰富了相应的研究内容。本项目在国内外化学学科主流刊物发表SCI收录论文30篇。培养了博士和硕士毕业生7名，参与国际和国内会议8次。完成了项目拟定的任务和指标。