超分子聚合物制造技术

本发明专利技术涉及基于胞嘧啶的新型模块，特别涉及该模块在线性多重氢键阵列形成式（Ⅱ）的超分子聚合物中的应用，以及所述聚合物在超分子材料中的用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于胞嘧啶的模块，特别涉及所述模块在线性多重氢键阵列形成超分子聚合物中的应用。
技术介绍
超分子结构产生自由作为结构单元的单体、低聚物或聚合物核心模块的非共价键合形成的有机化合物。超分子化学的最重要的特征是结构单元是通过分子间力(即，非共价的自组装)可逆地保持在一起的。在分子化学中，原子间的成键基于共价组装，它是动力学或热力学可控的。该非共价合成使得能够构建超分子体，该超分子体具有通过共价合成有时非常难以制备的构造和特征。 在超分子结构中使用自身互补(self-complimentary)的氢键是在键强度方面较强的非共价缔合的实例，其中，氢键是使核心模块保持在一起的唯一保持力。这些结构在热力学平衡下存在，因此可用于产生可对外部刺激(例如，温度或溶剂)的变化作出响应的超分子聚合物。已证实四重氢键的使用可同时提高氢键相互作用的强度和特异性。由于超分子材料在例如热塑性弹性体、化妆品和超强力胶水方面有多种工业用途，因此它们需要显示出较宽范围的特性。 可根据聚合物、所用的核心模块、合成方法和所用的氢键阵列的类型来定制超分子材料的物理特性(例如，玻璃化转变温度、熔点和黏度)。并且，特别希望的是合成能形成较强氢键的核心模块。在WO98/14504中已先行报道了基于DDAA模块(给体和受体)的自组装的超分子聚合物的合成，其主要局限于脲基嘧啶酮(UPy)。已将UPy模块以化学方法结合到聚合物中，以产生在固体状态下保持物理特性、同时在熔融或溶液状态下具有改善的加工特性的超分子材料。 已将官能化的UPy模板(motif)与较广范围的聚合物反应以制备通过四重氢键经由自身互补缔合作用保持在一起的自组装的超分子聚合物。虽然UPy模块是可合成获得的并形成较强的氢键阵列，但它们可以根据环境(即，溶剂、浓度和温度)而以三种不同的互变异构体形式存在。互变异构体的存在具有会增加所存在的物种的复杂性、在需要可控的超分子材料的情况下限制材料设计的缺陷。与原来的物理状态相比，这可能导致超分子材料的机械老化，并因此损害其物理特性。减少互变异构体数量的一个方法是用CH基团代替NH部分，或用NR代替NH以得到“基于UPy”的模块。然而，这可能导致脲基片段在折叠态和非折叠态之间的构象柔性。因此，为了设计具有可控的超分子特征的材料，理想的是抑制这种互变异构效应。 本领域技术人员会意识到UPy的结构在核心模块中提供了额外的分子内氢键。一些具有UPy模板的结构已证实在溶剂中具有有限的溶解性。这使得官能化的聚合物的添加以及随后的基于UPy的新超分子材料的产生在合成上颇具挑战性。 此外，UPy模块在超分子材料中的专用限制了所得材料中能得到的不同物理特性的数量。因此，探索可供选择的氢键模块是有利的，该模块可经由补偿单元(complimentary unit)的自缔合作用或异缔合作用用于聚合物或共聚物的合成中，从而用于超分子材料设计。
技术实现思路
本专利技术的目的是，通过合成没有互变异构效应或不会产生分子内氢键的核心模块，从而能够制备具有更多可变且可控的特性和改善的溶解性的超分子材料，来改善超分子材料的特征。 在此，专利技术人描述一种新型官能化的胞嘧啶模块。胞嘧啶作为三种主要的嘧啶之一，以其在DNA和RNA中的氢键形成能力而闻名。已知有许多胞嘧啶衍生物可用于生物应用中，但尚无用于材料应用的报道。在超分子聚合物自组装中，胞嘧啶衍生物由于存在杂原子(作为用于形成氢键的给体和受体)，因此呈现出巨大的潜力。 使用由式I的化合物所表示的在伯胺处被官能化的基于胞嘧啶的单体克服了所提出的问题。 其中， R1是烷基、烯基、烷氧基、烷氧基醚、芳基、芳氧基、全氟化的、环状的或杂环的碳水化合物类基团；或UV(紫外线)活性发色团； R2是烷基、烯基、烷氧基、烷氧基醚、芳基、芳氧基、全氟化的、环状的或杂环的碳水化合物类基团。 作为选择， R1是支链或直链的C1～C20烷基、C1～C20烯基、C1～C20烷氧基、C1～C20烷氧基醚、芳基、芳氧基、全氟化的、环状的或杂环的碳水化合物类基团；或UV(紫外线)活性发色团； R2是支链或直链的C1～C20烷基、C1～C20烯基、C1～C20烷氧基、C1～C20烷氧基醚、芳基、芳氧基、全氟化的、环状的或杂环的碳水化合物类基团。 在进一步的实施方式中，R1和R2可选择性地彼此共价结合。 本领域技术人员会意识到，作为侧链，R1和R2在理论上可代表在超分子聚合物的形成中呈现惰性的任何基团。所存在的C原子的数目并不重要。 式(I)化合物既不发生互变异构，也不能形成分子内氢键，因而当用于产生超分子材料时克服了已知的UPy模块的缺点。此外，式(I)化合物具有附加优势它们能进行经由DDAA/AADD相互作用的自组装或与诸如UPy等其他类似单元的异组装。 式(I)化合物具有附加的优势当它们在结构上能够产生分子间氢键时，这些键通过溶剂或加热是可逆的。 式(I)化合物的二聚物形成四重氢键。这些二聚物可自组装。式(I)化合物的单体也会与UPy单体形成具有四重氢键的二聚物。这些二聚物也可自组装。 使用式(I)化合物具有附加的优势新型的氢键合的二聚物在非极性溶剂中具有类似于UPy二聚物的较高的二聚平衡常数(Kdim)值(＞2×107M-1)，使得能够构建异组装的超分子共聚物。 根据本专利技术，两种以上的式(I)化合物可形成式(II)的聚合物 其中， R1独立地选自包含下述基团的组 烷基碳水化合物类基团或烯基碳水化合物类基团或烷氧基碳水化合物类基团或芳基碳水化合物类基团或芳氧基碳水化合物类基团； 或者烷基全氟碳水化合物类基团或烯基全氟碳水化合物类基团或烷氧基全氟碳水化合物类基团或芳基全氟碳水化合物类基团或芳氧基全氟碳水化合物类基团； 或者烷基环状碳水化合物类基团或烯基环状碳水化合物类基团或烷氧基环状碳水化合物类基团或芳基环状碳水化合物类基团或芳氧基环状碳水化合物类基团； 或者烷基杂环碳水化合物类基团或烯基杂环碳水化合物类基团或烷氧基杂环碳水化合物类基团或芳基杂环碳水化合物类基团或芳氧基杂环碳水化合物类基团； 或者UV活性发色团。 R2独立地选自包含下述基团的组 烷基碳水化合物类基团或烯基碳水化合物类基团或烷氧基碳水化合物类基团或芳基碳水化合物类基团或芳氧基碳水化合物类基团； 或者烷基全氟碳水化合物类基团或烯基全氟碳水化合物类基团或烷氧基全氟碳水化合物类基团或芳基全氟碳水化合物类基团或芳氧基全氟碳水化合物类基团； 或者烷基环状碳水化合物类基团或烯基环状碳水化合物类基团或烷氧基环状碳水化合物类基团或芳基环状碳水化合物类基团或芳氧基环状碳水化合物类基团； 或者烷基杂环碳水化合物类基团或烯基杂环碳水化合物类基团或烷氧基杂环碳水化合物类基团或芳基杂环碳水化合物类基团或芳氧基杂环碳水化合物类基团。 聚合物独立地选自包含200Da(道尔顿)～500,000Da的任何聚合材料的组。 n≥2。 作为选择， R1独立地选自包含下述基团的组 支链或直链的C1～C20烷基碳水化合物类基团或C1～C20烯基碳水化合物类基团或C1～C20烷氧基碳水化合物类基团或C1～C20芳基碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种式（Ⅱ）化合物：　＊＊＊　（Ⅱ）　其中：　Ｒ↓［１］独立地选自包含下述基团的组：　烷基碳水化合物类基团或烯基碳水化合物类基团或烷氧基碳水化合物类基团或芳基碳水化合物类基团或芳氧基碳水化合物类基团；　或者烷基全氟碳水化合物类基团或烯基全氟碳水化合物类基团或烷氧基全氟碳水化合物类基团或芳基全氟碳水化合物类基团或芳氧基全氟碳水化合物类基团；　或者烷基环状碳水化合物类基团或烯基环状碳水化合物类基团或烷氧基环状碳水化合物类基团或芳基环状碳水化合物类基团或芳氧基环状碳水化合物类基团；　或者烷基杂环碳水化合物类基团或烯基杂环碳水化合物类基团或烷氧基杂环碳水化合物类基团或芳基杂环碳水化合物类基团或芳氧基杂环碳水化合物类基团；　或者ＵＶ活性发色团；　Ｒ↓［２］独立地选自包含下述基团的组：　烷基碳水化合物类基团或烯基碳水化合物类基团或烷氧基碳水化合物类基团或芳基碳水化合物类基团或芳氧基碳水化合物类基团；　或者烷基全氟碳水化合物类基团或烯基全氟碳水化合物类基团或烷氧基全氟碳水化合物类基团或芳基全氟碳水化合物类基团或芳氧基全氟碳水化合物类基团；　或者烷基环状碳水化合物类基团或烯基环状碳水化合物类基团或烷氧基环状碳水化合物类基团或芳基环状碳水化合物类基团或芳氧基环状碳水化合物类基团；　或者烷基杂环碳水化合物类基团或烯基杂环碳水化合物类基团或烷氧基杂环碳水化合物类基团或芳基杂环碳水化合物类基团或芳氧基杂环碳水化合物类基团；　聚合物独立地选自包含２００道尔顿～５００，０００道尔顿的任何聚合材料的组；　ｎ≥２。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡森巴拉，海伦克莱尔黑尔斯，瓦莱丽吉赛勒埃莱娜拉菲特，阿比尔阿里夫，彼得戈尔丁，
申请(专利权)人：英国国防部，
类型：发明
国别省市：GB[英国]