[发明专利]一种新型聚轮烷及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新型高分子材料，更具体地涉及一种新型聚轮烷及其制 备方法。

背景技术

聚轮烷是一种将多个环状分子通过非共价键作用套在一个线型高分子上， 形成的一类具有机械互锁结构的超分子体系。由于高分子链端存在体积较大 的封端基团使环状分子和线型高分子可以产生相对运动而不能完全分离。聚 轮烷将环状分子与线型高分子相结合，使得作为轴的线型高分子的性能得到 了明显的改善，体现出不同于简单的线型高分子聚合物和环状分子的特殊性 质，对于具有特殊结构和特定功能的新型高分子材料的研究和开发具有重要 的指导意义。

聚己内酯(PCL)是一种线型高分子聚合物，被广泛应用于可控释药物载 体、细胞/组织培养基架、完全可降解塑料手术缝合线、高强度的薄膜丝状成 型物、塑料低温冲击性能改性剂和增塑剂、医用造型材料、美术造型材料、 有机着色剂、热复写墨水附着剂和热熔胶合剂等领域。

柱芳烃是一种环状分子，由日本的Ogoshi(J.Am.Chem.Soc.2008,130, 5022)和我国的曹德榕教授(Angew.Chem.Int.Ed.2009,48,9721)首先报道。 它是通过亚甲基桥在苯环对位连接的一类环状低聚物，拥有不同于传统杯芳 烃篮子结构的柱状对称结构。这些结构上的特点使得柱芳烃在构筑穿插型配 合物和管状组装体时优于杯芳烃。另外，柱芳烃具有更加刚性的结构，可以 高效地键合某些特殊的客体。化学性质和结构上的特殊性，使得柱芳烃及其 衍生物综合了多种已有主体化合物的特色和优势。目前，对于柱芳烃这类新 型的超分子主体的衍生化、分子识别与组装的研究成为超分子化学领域的一 个研究热点(Acc.Chem.Res.2012,45,1294；Chem.Rev.2015,115,7398；Chem. Rev.2015,115,7240)。

基于柱芳烃的聚(准)轮烷已有一些报道(Macromolecules2010,43,3145； Macromolecules2011,44,7639；Polym.Chem.2012,3,3060；Org.Lett. 2012,14,4826；Polym.Chem.2013,4,2224；ACSMacroLett.2014,3,110； Macromol.RapidCommun.2015,36,23；J.Am.Chem.Soc.2015,137,14406； SoftMatter2015,11,7835)，但是，这些已知的聚(准)轮烷均没有同时利用 聚己内酯(PCL)和柱芳烃的特点。

发明内容

为了同时利用聚己内酯和柱芳烃的特点，本发明旨在提供一种新型聚轮 烷及其制备方法。

本发明提供一种新型聚轮烷，具有如下式I-式V中任一项所示的结构：

其中：

R＝C₁～C₈的直链烷烃；

n＝3～440，m＝2～6；

R'＝Cl，Br或OH。

本发明还提供一种新型聚轮烷的制备方法，包括步骤：S1，提供聚己内 酯作为轴结构：S2，将作为主体结构的烷氧基化柱[5]芳烃和聚己内酯在有机 溶剂中自组装，得到聚准轮烷：S3，在碱性催化剂作用下，聚准轮烷与含有 体积较大基团的封端试剂进行酯化反应，得到聚轮烷；其中，聚己内酯、烷 氧基化柱[5]芳烃、催化剂和封端试剂的摩尔比为1：6～1000：2～90：2～90；

所述聚己内酯的结构为：

n＝3～440，m＝2～6；

所述烷氧基化柱[5]芳烃的结构为：

R＝C1～C8的直链烷烃；

所述封端试剂的结构为：

R'＝Cl，Br，OH

所述碱性催化剂为三乙胺(TEA)、吡啶(Py)或4-N,N-二甲基氨基吡啶 (DMAP)。