柱芳烴聚合物螢光探針的合成及其結構和性能研究

《柱芳烴聚合物螢光探針的合成及其結構和性能研究》是依託華南理工大學，由曹德榕擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：柱芳烴聚合物螢光探針的合成及其結構和性能研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：曹德榕
• 依託單位：華南理工大學

項目摘要

柱芳烴具有特殊的結構和性能，是超分子化學的研究熱點之一，但基於柱芳烴的聚合物螢光探針卻未見報導。本項目利用柱芳烴特殊的主客體絡合性能，設計合成結構新穎、螢光性質突出的柱芳烴聚合物螢光探針，建立其通用合成方法，並研究這種新型探針體系的基本科學問題（包括柱芳烴和聚合物結構與探針的主客體性能之間的關係，螢光基團和聚合物結構與探針的螢光性能之間的關係，探針的主客體性能和螢光變化之間的關係等），揭示其一般規律。本項目將拓展柱芳烴化學的研究領域，揭示螢光聚合物中超分子作用與螢光變化機制，開發螢光檢測新材料並套用於環境污染物的檢測，具有重要的理論意義和實際套用價值。

結題摘要

柱芳烴具有特殊的結構和性能，是超分子化學的研究熱點之一，但基於柱芳烴聚合物的螢光探測研究卻未見報導。此外，現今鹵代烴被廣泛套用於工業生產中，對環境造成污染，但目前鹵代烴的檢測方法主要是檢測靈敏度較低的氣相色譜法，且無法通過高靈敏度的螢光方法進行檢測。本項目利用柱芳烴特殊的主客體絡合性能，設計合成結構新穎、螢光性質突出的柱芳烴聚合物螢光探針：1. 把雙功能柱[5]芳烴和吡咯並吡咯二酮單體（DPP）通過Suzuki反應合成了新型的主鏈型共軛聚合物P1，P1可以和己二腈在1，4-二鹵代烷以及1，4-二（1-咪唑）丁烷中選擇性地形成準聚輪烷；利用P1的這種獨特的主客體絡合能力，成功實現了對水中的己二腈吸附分離；2. 製備了主鏈型共軛柱[5]芳烴結構H1，系統地研究了H1同16種中性客體的主客體絡合性能，發現當加入不同種類缺電子的客體分子時，H1的螢光量子產率不同程度的增強了，特別是H1對丁二腈呈現了螢光增強，而對丙二腈則發生了螢光淬滅。這一現象在柱芳烴中還是首次發現，其原因是丁二腈和丙二腈在空腔中的位置不同，即丙二腈更靠近空腔中間，氰基與空腔的相互作用導致空腔的負電位變化，從而引起螢光淬滅；而丁二腈的氰基靠近空腔的邊沿，與空腔邊沿上的烷氧基產生靜電作用，限制了空腔的扭動，導致螢光增強。因此，這種螢光柱芳烴可以作為新一類螢光探針用於研究空腔內的主客體作用機制，而且可套用於丙二腈和丁二腈的鑑別和測定。3. 用Click反應成功合成了主鏈有柱[5]芳烴和四苯乙烯單元的聚合物TP1，以及一系列枝化客體。枝化客體可以與TP1聚合物上柱[5]芳烴進行主客體絡合，拉近聚合物鏈形成“網狀”結構，進一步自組裝成規則的球形聚集體，並引發聚集態螢光增強效應（AIEE）。本項目拓展柱芳烴化學的研究領域，揭示螢光聚合物中超分子作用與螢光變化機制，開發螢光檢測新材料並套用於環境污染物的檢測，具有重要的理論意義和實際套用價值。