[发明专利]一种水溶性聚集诱导发光聚合物及其制备方法与应用

说明书

本发明属于非传统荧光聚合物领域，公开了一种水溶性聚集诱导发光聚合物及其制备方法与应用。具体涉及一种不含大π共轭基团，仅含有叔胺和酰胺非传统生色团的水溶性聚集诱导发光聚合物，其是通过含叔胺的醇羟基单体与含酰胺的不饱和双键或三键单体经Oxa‑Michael加成聚合制备水溶性聚集诱导发光聚合物。所得聚合物本身不仅具有AIE特性，可对金属Fe³⁺特异性识别，还具有阳离子性及良好的生物相容性，其在生物成像、生物检测以及基因/药物载体领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于非传统荧光聚合物领域，具体涉及一种水溶性聚集诱导发光聚合物及其制备方法与应用。

背景技术

2001年，香港科技大学唐本忠院士团队发现了具有聚集诱导发光(aggregation-induced emission,AIE)效应的化合物，这类荧光材料在溶液中以单分子形式存在时，激发态的电子通过分子内的运动回到基态，产生弱的荧光；当分子处于聚集态时，分子内运动受限，激发态的电子只能通过辐射跃迁的方式回到基态，表现增强荧光现象。AIE材料被广泛应用于荧光传感、生物传感和电致发光等领域。基于生物学研究通常是在水相中进行，因此水溶性的AIE材料具有很大的优势。当前，主流的AIE聚合物材料都是将一些含大π共轭结构的疏水性分子(如环状多烯型、多芳香取代乙烯型和吡喃型分子)通过分子设计构筑而成。因此，想以简单的聚合体系及方法制备得到水溶性的聚集诱导发光材料相对比较困难。

目前，发现一类含有C＝O、-COOR以及脂肪胺等非传统生色团的聚合物在低溶度下不发光，而在高浓度或者固态中发出强光，也表现出AIE的特性。由于这类高分子在化学结构上更接近普通高分子，具有良好的亲水性、链柔性、结构可调性，其在构建水溶性AIE聚合物具有诸多优势。目前,该类荧光聚合物的制备方法主要是通过开环聚合，氨基与不饱和双键的Michael加成聚合来制备。但以上述方法制备聚合物也存在合成步骤繁琐、效率低、易交联的不足。另外，由于目前制备设计的此类荧光聚合物的种类较少，其机理的研究还不够透彻。因此探索以高效与温和的反应体系构建新型的水溶性非传统生色团AIE聚合物在不同领域中应用是一个有意义的课题。

发明内容

本发明的目的针对上述聚集诱导发光聚合物制备方法及应用存在的缺陷，提供一种水溶性聚集诱导发光聚合物及其制备方法与应用，它的分子骨架不含有大π共轭基团，而含有以脂肪胺和酰胺为主体的非传统发色团，具有更好的生物相容性，可用于离子检测和生物医用领域。

为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种水溶性聚集诱导发光聚合物，其特征结构式为式1和式2所示：

式1：

式1中，分子骨架含叔胺和酰胺的线型AIE聚合物。

式2

式2中，分子骨架含叔胺和酰胺的支化AIE聚合物。

按照本发明的另一方面，还提供了一种水溶性聚集诱导发光聚合物的制备方法，将含叔胺结构的羟基单体与含酰胺键的不饱和键单体溶于有机溶剂中，通过有机磷腈碱催化羟基与双键的Oxa-Michael加成点击聚合在温和的条件下制备得到水溶性聚集诱导发光聚合物。

其中，含叔胺结构的羟基单体为N-甲基二乙醇胺或三乙醇胺；含酰胺键不饱和键单体为双丙烯酰胺，双丙烯胱胺，不饱和键单体的摩尔量为含叔胺结构羟基单体摩尔量的1-2倍；

有机碱为膦腈碱t-BuP₂或t-BuP₄；所述的膦腈碱的摩尔量为含叔胺羟基单体摩尔量的0.05-0.2倍；

聚合条件是反应温度为0-60℃，聚合时间为6-96h；