北大宛新华教授/张洁研究员团队《Sci. China Chem.》:在宽范围内转变温度可调的可视化的聚苯乙炔螺旋开关
2023-02-17 来源:高分子科技
生物体是在双螺旋DNA、α-螺旋蛋白质等手性生物大分子的基础上,通过各种非共价相互作用构建而成,其生物功能、生理行为和药理活性等与生物大分子的构象转变密切相关。人工合成的动态螺旋聚合物可以在外部刺激下可逆地改变其构象,不仅在模拟生物大分子的生物活性方面引起广泛关注,而且还可用于开发各种智能材料用于不对称催化、对映体分离与手性荧光传感器等领域。在螺旋聚合物中,聚苯乙炔(PPA)占据着重要地位,其聚炔骨架具有丰富的构象,并且伸展程度与旋向可受外界条件改变而调控。因为温度是最易改变的参数之一,热响应的螺旋聚合物受到了极大的关注。然而,通常一种热响应PPA具有特定的临界转变温度,为改变其转变温度,往往需要设计新的分子改变其化学结构,这极大地限制了它们的应用范围。此外,大多数PPA不具备荧光性质,其螺旋构象的改变无法通过敏感的荧光变化来实现肉眼可视化检测。同时具有较宽可调控的构象转变温度和可视化构象转变的热响应PPA的例子尚未有报道。
图1、(a) 可视化的温敏性聚苯乙炔螺旋开关的示意图;单体(b)与聚合物(c)的结构式
图2、(a)不同THF含量下的荧光光谱;(b)荧光强度与cis-transoid螺旋构象含量随THF 含量的变化;(c)荧光强度随温度的可逆变化;(d)二氯乙烷中荧光强度随温度的变化;不同溶剂中cis-transoid构象的含量(e)与荧光强度(f)随温度的变化
这种可视化的螺旋开关在不同溶剂中的温敏性均具有非常好的可逆性,能多次循环可逆调控(图2)。理论上,通过引入合适的发光基团,这种可视化策略可以适用于各种螺旋聚合物体系,具有更宽的适用范围。它不仅可以促进基于热响应 n→π*相互作用的智能材料的发展,还可以利用可逆构象转变设计各种新型大分子荧光开关。
论文链接:https://www.sciengine.com/SCC/doi/10.1007/s11426-022-1422-y
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