超分子聚合物是高分子科學(xué)和超分子科學(xué)的交叉學(xué)科，其連接方式和高分子聚合物不同，超分子聚合物通過非共價(jià)鍵連接。非共價(jià)鍵存在不同種類，且具有可逆性，因此在聚合過程中實(shí)現(xiàn)可控聚合控制反應(yīng)平衡非常重要。同時(shí)，超分子聚合物存在不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對于超分子聚合物的功能性有影響。

超分子聚合物的聚合原理

一、驅(qū)動(dòng)力

超分子聚合物的鍵接方式不同于普通聚合物，通過非共價(jià)鍵相連接。非共價(jià)鍵的相互作用，使得超分子聚合物能夠?qū)ν饨缫欢ǖ拇碳ぷ鞒鲰憫?yīng)，撤回刺激，能恢復(fù)起始狀態(tài)。對于非共價(jià)鍵總結(jié)了主要有以下幾種形式。

1.多重氫鍵作用

氫鍵是形成超分子聚合物較為理想的非共價(jià)鍵，因?yàn)闅滏I連接的超分子聚合物能表現(xiàn)出**的可逆性。另外，氫鍵的強(qiáng)度以及超分子聚合物的可逆性能夠很好地設(shè)計(jì)和控制。

圖1以2-脲基-4嘧啶分子為例，闡述多重氫鍵的成鍵原理。

2.π-π作用

在超分子聚合物化學(xué)領(lǐng)域內(nèi)，如果研究對象具有芳香結(jié)構(gòu)，其主要非共價(jià)鍵作用就是π-π共軛，因π-π共軛體系分子間p軌道的重疊所致，因此，隨著p電子的增加，共軛效應(yīng)也隨之增加。當(dāng)然，該非共價(jià)鍵力不如極性溶劑中氫鍵的作用力強(qiáng)。

圖2展示了末端基團(tuán)具有芳香結(jié)構(gòu)的單體，由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，研究者以4簡稱，紅色部分帶有芳香結(jié)構(gòu)，兩者由于共軛作用相結(jié)合。在多重氫鍵作用下結(jié)合成螺旋狀結(jié)構(gòu)的超分子聚合物。

3.金屬配位鍵

金屬配位鍵協(xié)同作用和其他非共價(jià)鍵相比，具有高度方向性和高強(qiáng)度，這對于制備金屬有機(jī)框架有很高的應(yīng)用價(jià)值。金屬配位鍵的氧化還原作用對于材料化學(xué)的作用意義重大。圖3為金屬配位鍵超分子聚合物結(jié)構(gòu)示意圖和金屬配位鍵斷鍵過程，兩個(gè)配體垂直交錯(cuò)結(jié)合，非常有規(guī)律。

4.主客體相互作用

主客體相互作用是最常用的超分子聚合的作用力之一，常用的大環(huán)主體化合物有：冠醚、環(huán)糊精、杯芳烴、柱芳烴以及葫蘆脲等。

二、提高驅(qū)動(dòng)力

為了增強(qiáng)驅(qū)動(dòng)力，需要多重結(jié)合配合。中科院汪峰[3]課題組設(shè)計(jì)了如圖4所示的實(shí)驗(yàn)。**成功制備新型超分子聚合物，鑷子形主體分子與芳環(huán)結(jié)合而成，需要利用多重非共價(jià)鍵之間的相互作用。需要滿足頭尾相連的超分子聚合物，合成的工藝參數(shù)需要有很明確的判斷：單體結(jié)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)溶液濃度，合適的溫度以保證高分子鏈在溶液中處于伸展?fàn)顟B(tài)。

三、幾種驅(qū)動(dòng)力

超分子聚合物可以通過幾種作用力共同驅(qū)動(dòng)制備得到，南京大學(xué)王樂勇[4]課題組便利用這里，“正交定義為“同一個(gè)超分子中，存在多個(gè)不同種類的超分子相互作用，但互相不干涉。圖5為超分子聚合物制備流程圖，G1片段兩端由對稱的基團(tuán)組成，H2片段一端為冠醚大環(huán)，另一端基團(tuán)具有四重氫鍵基團(tuán)，通過氫鍵結(jié)合形成二聚體，之后利用冠醚和G1片段末端基團(tuán)主客體相互作用得到超分子聚合物。整個(gè)過程由兩種驅(qū)動(dòng)力作用，但互相之間不產(chǎn)生干涉。

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溫馨提示：西安pg電子官方生物科技有限公司供應(yīng)的產(chǎn)品僅用于科研，不能用于其他用途，axc,2020.03.17