通过调节尾链尺寸调控聚苯乙烯 超分子自组装相结构开题报告

1. 研究目的与意义

目的：PS是比较脆的，导致PS脆性的原因之一就是侧基苯环的位阻效应大。我们推测，如果进一步增大PS衍生物的侧基体积，将进一步限制主链碳-碳单键的内旋转，有望得到螺旋结构的聚合物，这是我们的主要目的。本研究设计合成了系列尾链长度不同的聚乙烯基间苯二甲酸二烷基酯，来考察侧基的体系与聚合物分子形状和凝聚态结构之间的关系。

意义：由于非共价键（如氢键）相互作用，生物高分子DNA和蛋白质具有多层次结构。通过普通自由基聚合合成螺旋高分子也许可以模拟生物高分子的结构和功能，具有重要科学意义。

2. 国内外研究现状分析

由于主链碳-碳单键内旋转，由手性单体合成的聚合物通常为外消旋结构。为限制主链碳-碳单键内旋转，Okamoto教授1979年提出在聚合物主链引入庞大的侧基，以合成螺旋链光学活性高分子。由于庞大侧基的位阻作用，甲壳型液晶高分子具有持久的棒状或带状构象，进而形成超分子柱状或层状结构。MJLCP具有持久分子形状和独特凝聚态结构，且分子的尺寸、形状、相结构易于调控。北京大学宛新华教授分别将不同的手性中心引入到MJLCP的侧基通过普通自由基聚合得到了光学活性的螺旋高分子。除MJLCP外，树枝化聚合物（DP）也可以看作是含有庞大侧基的聚合物。过去的20年树枝化聚合被广发研究，但基于树枝化聚合物合成光学活性螺旋聚合的研究相对较少。

3. 研究的基本内容与计划

本研究通过高锰酸钾氧化反应，Witting反应，DCC缩合反应等合成了系列含烷基尾链长度不同的乙烯基间苯二甲酸二烷基酯，烷基尾链中的碳原子数介于1和16之间。单体经过普通的自由基聚合得到聚合物。我们通过核磁共振（NMR）表征了中间体和单体的化学结构，通过偏光显微镜（PCM）一维和二维X射线衍射表征了聚合物的凝聚态结构。

4. 研究创新点

一方面，本研究拟通过调节侧基的大小调控主链的构象。另一方面，由于丙氨基酸的独特结构，通过改变氢键和pH值调控聚合物旋光性质。然而，螺旋结构是一种很重要的结构。DNA和蛋白质的构象均为螺旋形结构。人工合成螺旋形高分子是有重要意义的。然而，由于碳-碳单键的内旋性，人工合成高分子通常为线团构想而不是螺旋结构。聚苯乙烯（PS）是一种非常重要的通用塑料。PS的弱点是脆性，脆化温度接近玻璃化转变温度。导致PS比较脆的原因之一是侧基苯环体积较大，使主链碳-碳单键内旋较困难。本论文拟通过调节PS侧基的体积调控PS衍生物的分子形状和自组装性质。