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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 側(cè)鏈含膽固醇的二茂鐵基寡聚物的合成及其特異性質(zhì)
- 小類：
- 能源化工
- 簡介：
- 本作品通過縮聚反應(yīng)合成了一種新型側(cè)鏈含膽固醇的二茂鐵基寡聚物，首次提出利用膽甾基的范德華堆積作用調(diào)制聚合物分子中的茂鐵基之間的空間關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)二茂鐵基聚合物整體電化學(xué)性質(zhì)的調(diào)控。該寡聚物在紫外線、較高電壓、較高酸度等苛刻條件下都具有良好的穩(wěn)定性，同時(shí)由于該化合物在材料表面具有良好的成膜能力，因此該化合物能可方便地用于戶外、水下等苛刻條件下的材料的防腐保護(hù)。同時(shí)二茂鐵衍生物還具有電化學(xué)活性，因而它還可以作為涂覆材料防止材料表面靜電電荷的積累，從而防止事故的發(fā)生。研究中還發(fā)現(xiàn)，該化合物形成的薄膜具有多孔結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有望能使不同氣體選擇性透過，從而達(dá)到凈化氣體的目的。另外，膽固醇基團(tuán)是良好的液晶片段，結(jié)合二茂鐵基團(tuán)優(yōu)異的光、電、磁學(xué)性能，該化合物有望成為制備新型液晶材料的重要化合物。
- 詳細(xì)介紹：
- 通過1,1-二茂鐵二甲酰氯與N-膽固醇基二乙醇胺的縮聚反應(yīng)得到一種新穎的側(cè)鏈為膽固醇主鏈為二茂鐵的寡聚物，其平均分子量是2251 ± 188。紫外-可見光譜和循環(huán)伏安測定結(jié)果表明這種寡聚物不僅光化學(xué)穩(wěn)定，而且電化學(xué)穩(wěn)定性也很好。該寡聚物在四氫呋喃和四氫呋喃與苯的混合溶劑中的氧化電位高達(dá)1.5 V，這是迄今報(bào)道的有關(guān)二茂鐵衍生物及其聚合物的最高結(jié)果。Langmuir-Blodgett (L-B)方法研究表明寡聚物在水-空氣界面可形成典型的單分子膜。表面壓?-面積等溫線測定表明寡聚物中二茂鐵基團(tuán)和膽固醇基團(tuán)分類形成有序排列，其中膽固醇暴露在空氣中。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，通過揮發(fā)溶劑法可得到高度有序，機(jī)械性能良好的自組裝膜。 通過上述對(duì)制備的含膽固醇的二茂鐵基寡聚物全面的性質(zhì)研究表明該化合物能可方便地用于戶外、水下等苛刻條件下的材料的防腐保護(hù)，同時(shí)它還可以作為涂覆材料防止材料表面靜電電荷的積累，從而防止事故的發(fā)生，另外，考慮到膽固醇基團(tuán)是良好的液晶片段，結(jié)合二茂鐵基團(tuán)優(yōu)異的光、電、磁學(xué)性能，該化合物有望成為制備新型液晶材料的重要化合物。
作品圖片
作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本作品通過縮聚反應(yīng)合成了一種新型側(cè)鏈含膽固醇的二茂鐵基寡聚物，通過紅外光譜、核磁共振、元素分析和凝固點(diǎn)降低等方法確定了其組成和結(jié)構(gòu)，研究了它的抗輻射性能、氧化還原性能、在空氣-水界面的自組裝行為等特異性質(zhì)，為其在電化學(xué)材料、電化學(xué)器件制備、材料保護(hù)及表面修飾，尤其是水下裝置特種部件的防護(hù)等方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，為發(fā)展新型功能材料提供了新的設(shè)計(jì)思想。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 本作品合成的新型含膽固醇的二茂鐵基寡聚物，具有紫外光穩(wěn)定性、氧化還原穩(wěn)定性、機(jī)械性能以及特異的空氣-水界面自組裝行為，為制備性能優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué)材料奠定了基礎(chǔ)，拓展了有機(jī)金屬聚合物的研究內(nèi)容。 此項(xiàng)目的獨(dú)特之處在于首次提出利用膽甾基的范德華堆積作用調(diào)制分子中的茂鐵基之間的空間關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)二茂鐵基化合物整體性質(zhì)的調(diào)控。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 對(duì)制備的含膽固醇的二茂鐵基寡聚物全面的性質(zhì)研究表明此類化合物具有特異的光、電性質(zhì)和優(yōu)異的自組裝行為。相信隨著研究的深入，研究者將會(huì)設(shè)計(jì)、合成結(jié)構(gòu)更加新穎，電學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)性能更加優(yōu)異的此類化合物，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建更加合理、能實(shí)現(xiàn)特定功能的體系，進(jìn)而制備能在電子器件、光學(xué)器件、電磁材料中得到應(yīng)用的材料。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 通過1,1-二茂鐵二甲酰氯與N-膽固醇基二乙醇胺的縮聚反應(yīng)得到一種新穎的側(cè)鏈為膽固醇主鏈為二茂鐵的寡聚物，其平均分子量是2251 ± 188。紫外-可見光譜和循環(huán)伏安測定結(jié)果表明這種寡聚物不僅光化學(xué)穩(wěn)定，而且電化學(xué)穩(wěn)定性也很好。該寡聚物在四氫呋喃和四氫呋喃與苯的混合溶劑中的氧化電位高達(dá)1.5 V，這是迄今報(bào)道的有關(guān)二茂鐵衍生物及其聚合物的最高結(jié)果。Langmuir-Blodgett (L-B)方法研究表明寡聚物在水-空氣界面可形成典型的單分子膜。表面壓?-面積等溫線測定表明寡聚物中二茂鐵基團(tuán)和膽固醇基團(tuán)分類形成有序排列，其中膽固醇暴露在空氣中。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，通過揮發(fā)溶劑法可得到高度有序，機(jī)械性能良好的自組裝膜?？紤]到該寡聚物的光化學(xué)和電化學(xué)的穩(wěn)定性，良好的成膜能力以及二茂鐵基團(tuán)特有的性質(zhì)，該類寡聚物有望在電化學(xué)和電化學(xué)器件制備以及水下裝置的保護(hù)上得到應(yīng)用。
獲獎(jiǎng)情況
- 無
鑒定結(jié)果
參考文獻(xiàn)
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同類課題研究水平概述
- 有機(jī)金屬聚合物具有獨(dú)特的氧化還原、電、光、磁等特性，又具有比金屬、陶瓷等材料更方便的加工性，如成膜、注塑等。因此對(duì)金屬有機(jī)聚合物的研究，特別是主鏈包含過渡金屬的聚合物的研究受到科學(xué)界和工業(yè)界越來越廣泛的重視。 二茂鐵基聚合物是一種典型的有機(jī)金屬聚合物。它以其優(yōu)異的電化學(xué)行為、光學(xué)特性展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用前景而受到特別關(guān)注[1-4]。二茂鐵基聚合物均具有氧化還原活性，具有空間傳遞的金屬-金屬相互作用和空穴傳輸性質(zhì)[5-7]，而且其在電化學(xué)氧化和加熱過程中都伴隨有顏色變化，因而有可能成為電致變色材料和熱致變色材料。二茂鐵基聚合物另一個(gè)引人關(guān)注的特點(diǎn)是其被氧化后具有一定的磁性。Hmyene等[8]發(fā)現(xiàn)中性聚二茂鐵硅烷是抗磁性的，而氧化態(tài)的聚二茂鐵在低溫下則表現(xiàn)出順磁性，且磁化率與氧化劑的氧化能力有關(guān)，氧化劑越強(qiáng)氧化態(tài)聚二茂鐵的磁化率越高。Manners等[9]在高溫下（>500 ℃）熱解二茂鐵聚合物制備了含C、Si、Fe的磁性陶瓷，他們發(fā)表在Science上的研究工作則報(bào)導(dǎo)了磁性可調(diào)的成型陶瓷[10]。而在二茂鐵基聚合物的側(cè)鏈上接上液晶片段，可得到新型的液晶材料[11]。二茂鐵基聚合物還具有良好的成型性和豐富的自組裝行為，這為它的實(shí)際應(yīng)用提供了可能。Manners等[12]用沉淀聚合法制備了聚二茂鐵微球，該微球可自組裝成高度有序的單層膜；該小組還合成了一系列親水性和水溶性的高分子量的二茂鐵基聚合物[2, 13, 14]，這些聚合物可用于多層自組裝膜和膠束的制備。 由于缺少可加成聚合的單體，早期合成有機(jī)金屬聚合物多采用縮聚的方法，得到的大多是低分子量無規(guī)低聚物。直到1992年，加拿大Toronto大學(xué)Manners小組[1]開創(chuàng)性地采用熱引發(fā)開環(huán)聚合法制備了高分子量（Mn>105）的聚硅橋二茂鐵，開創(chuàng)了二茂鐵基聚合物的新局面，該小組多年來一直致力于開發(fā)新型的聚硅橋二茂鐵，已有多篇工作發(fā)表[1-7]。另有幾篇工作報(bào)道了聚錫橋[15]二茂鐵，聚二茂鐵磷烷和聚二茂鐵氮烷[16, 17]等。 從以上討論可以看出，二茂鐵基聚合物具有非常特異的光、電性能，但是前期的研究工作主要集中在合成含不同主鏈結(jié)構(gòu)的二茂鐵基聚合物及其性質(zhì)的研究，而極少有在二茂鐵基聚合物的側(cè)鏈上引入功能基團(tuán)而提高該類化合物性質(zhì)的報(bào)道。
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