关键词:
高分子化学
多组分反应
功能高分子
Hantzsch反应
一锅法聚合
摘要:
多组分反应通常具有原料易得、反应条件温和、产物单一、操作简便等优点,近年来,多组分反应合成高分子成为高分子领域的重要分支之一,利用多组分反应生成产物的自身性质给高分子引入新的功能,也成为开发新型功能高分子的新思路。Hantzsch反应是一个经典的四组分反应,其自身生成的1,4-二氢吡啶类化合物具有许多独特的性质,如荧光特性、抗氧化性、抗菌活性等。基于这些性质,本研究通过Hantzsch反应开发了一系列新型功能高分子。基于Hantzsch反应产物1,4-二氢吡啶类化合物的荧光特性,构建了水溶性甲醛检测高分子荧光探针,高分子荧光探针与甲醛发生Hantzsch反应后显现明亮的蓝色荧光。高分子荧光探针具有生物安全性好、检测效率快、检测限低等优势,最终实现了细胞和以斑马鱼为例的活体动物内源性甲醛检测。基于1,4-二氢吡啶类化合物的抗氧化性,将Hantzsch反应与高通量技术相结合获得一种高分子辐射防护剂。在细胞及模型动物斑马鱼层面,面对高剂量X射线辐射,高分子辐射防护剂比临床使用的辐射防护药物氨磷汀体现出更好的辐射防护效果。本研究提供了开发防辐射聚合物的新思路,体现了多组分反应与高通量技术在开发新型功能高分子方面的价值。基于1,4-二氢吡啶类化合物的抗菌活性,以天然产物衍生物为原料,通过Hantzsch反应、自由基聚合、高通量技术结合的高通量一锅法聚合体系,快速构建了具有潜在抗菌活性的聚合物库。经过两次筛选,最终获得了一种高效的高分子抗菌剂,该抗菌剂共混添加至商品化高分子中,可以高效抵抗细菌的粘附。本研究体现了Hantzsch反应与自由基聚合相结合的一锅法体系在开发功能高分子方面的优势。在石墨烯和碳纳米管抗菌机理的启发下,通过理论计算揭示了Hantzsch类高分子抵抗细菌粘附的熵驱动机理,并通过一系列对照实验验证了机理。并且在理论指导下,优化了高分子抗菌剂的结构,实现了高分子抵抗细菌粘附能力的提升。优化后的高分子抗菌剂体现出较好的市场应用潜力。本研究为开发新型抵抗细菌粘附的高分子材料提供了新策略和新理论。理论与实验相结合的方式,也提供了一种开发新型功能高分子的新思路。