图1。1方酸-2,6-二苯并咪唑的超分子自组装示意图
1。2 超分子聚合物的分类
超分子聚合物经过多年的发展和科学家们的潜心研究,逐渐形成了自己的内容。超分子聚合物的分类有许多种[3],我们根据分子间作用力的不同分为氢键[4]、电荷转移[5]、金属配位[6]、π-π叠加[7]、主-客体相互作用[8]。根据组装体结构的不同分为无线网络结构、层状结构、纳米管道结构等。根据主体分子的不同分为环糊精超分子聚合物[9]、冠醚超分子聚合物[10]、葫芦脲超分子聚合物[11]等。下面重点介绍金属-超分子聚合物。
1。2。1金属-超分子聚合物
19世纪90年代,配位化学创始人维尔纳(Alfred Werner)教授就对过渡金属的特殊的八面体结构进行了报道,奠定了其在化学领域的基础[12]。金属-超分子聚合物的组成有金属离子、间隔单元和配体(无机或有机)。金属配位作用是一种作用力强、研究广泛的作用力。一般构成金属超分子聚合物的常用金属离子是Fe2+、Ni2+、Zn2+、Hg2+、Cu2+、Cd2+和Ag+。常用配体是带有功能基团的稠合吡啶类衍生物,如三联吡啶、联吡啶等。金属离子的引入,使这类超分子聚合物相比较与传统高分子化合物在催化、光、氧化还原、电[15,16,17]等方面具有特别的性质,并且在光学器件、电子材料、纳米技术[18,19]等方面也有着广泛的应用前景。近年来,吡啶基金属-超分子聚合物受到了广泛的关注和研究,也最具有代表性。
1。2。1。1线型的吡啶基金属-超分子聚合物
线型的吡啶基金属-超分子聚合物是利用金属的配位作用连接高分子链或两个小分子来构筑线型共聚物(或均聚物)的[7]。早在20世纪90年代末,科学家Matthias Rehahn和Steffen Kelch将含双三联吡啶基团的配体和钌离子进行配位,获得了一种线型的超分子聚合物[20]。三联吡啶是与金属离子进行络合的优良配体,因而在合成中受到广泛的应用。Schubert教授,著名诺贝尔奖的获得者莱恩教授的学生。他对该领域有着杰出的贡献。2002年,便对这类含有三联吡啶、联吡啶的金属超分子做过相关综述,并阐述了该金属超分子两嵌段的合成方法[21]。如图1。2所示。
20世纪90年代末,科学家Matthias Rehahn和Steffen Kelch 通过将含有双三联吡啶基团的配体和金属钌离子进行配位,能够得到一种线性超分子材料[22]。并且,他们发现合成该超分子材料有两种不同的合成路线。
图1。2 合成metallo-supramolecular的两种不同的合成路线
早在2005年,Würthner教授将间隔单元(具有荧光性能的苝酰亚胺官能团)引入金属超分子高聚物中,能够得到一种带发光性能的超分子聚合物[23]。如图1。3所示。他们利用这种含双三联吡啶官能团的分子和金属Zn2+进行配位,选取最佳摩尔比,便可以得到带有荧光效应 的分子量较大的超分子聚合物。此外,Würthner教授采用不同的溶剂,探究其对荧光性能及形貌造成的影响。研究 结构表明,这种材料在具有优良的荧光性能的同时,在电镜下可以看到其形成了较好形貌的纤维状聚合物。论文网
图1。3 合成荧光金属超分子聚合物苝醌类化合物
科学家通过引入这些不同的间隔单元,便可以使线型-金属超分子聚合物从微观形貌到宏观结构都呈现不同的变化[24,25],同时具有不同的性质。
1。2。1。2 交联和接枝型吡啶基金属-超分子聚合物
侧链上有金属配位键时,便可以形成接枝型金属-超分子聚合物。且当这种处于侧链的金属键当作线型-聚合物的交联点时,会交联形成网状结构,最终得到交联型-金属超分子聚合物[25]。