[发明专利]一种巨型分子及其制备方法

说明书

本发明公开了一种巨型分子及其制备方法。这种巨型分子的结构式选自式(Ⅰ)～(Ⅲ)中的至少一种：式(Ⅰ)～(Ⅲ)中，A、B、C分别独立表示为多面体寡聚倍半硅氧烷；B与A、C均以酯键相连。这种巨型分子的制备方法包括如下步骤：1)巨型分子侧端前体及巨型分子中心前体的制备；2)巨型分子侧端化合物的制备与功能化修饰；3)制备中心未功能化的巨型分子；4)巨型分子中心的功能化修饰。本发明提供的一系列巨型分子与传统的多嵌段共聚物相比，分子序列与空间构型高度精确可控。本发明的制备方法可以从根本上实现巨型分子制备的可调控性，具有步骤简单、反应高效、条件温和等优点。

技术领域

本发明涉及有机化合物合成技术领域，特别是涉及一种具有精确序列与空间构型的巨型分子及其制备方法。

背景技术

在过去的数十年中，嵌段共聚物的微相分离得到了广泛的研究。嵌段共聚物由于各嵌段间的不相容性，在特定的诱导条件下能够发生微相分离，形成高度有序的纳米结构。在嵌段聚合物的自组装中，序列的不同往往会造成自组装结构的不同。同时，有研究表明，为了获得特征尺寸更小的特定自组装结构，可以通过增加两嵌段的不相容性(即增加Flory-Huggins参数χ)，选择聚合度更低且分子量更精确均一的嵌段聚合物。但是，由于传统聚合反应机理的限制和杂质等不可控因素的存在，高分子的链长、序列以及空间构型极难得到全面精确的控制。

“巨型分子”是指由纳米尺寸的精确构建单元(“纳米原子”)通过共价键连接而成的大分子。其中，“纳米原子”是一类具有精确化学结构、纳米尺寸和刚性三维骨架的笼簇状分子。与传统的嵌段共聚物相比，“巨型分子”的分子量、序列以及空间结构更精确可控。

多面体寡聚倍半硅氧烷(POSS)是一类分子骨架由硅-氧(Si-O)交替连接组成的“纳米原子”。POSS顶角存在邻位、间位、对位的空间相对位置，且均可以修饰上反应性或者惰性基团。多面体寡聚倍半硅氧烷精确的结构骨架使得构建一种具有精确序列与空间构型的巨型分子成为了可能。为了探究序列和空间异构给巨型分子自组装带来的影响，合成具有精确序列与空间构型的巨型分子有着重要的意义。同时，精确巨型分子的自组装可以获得比传统特征尺寸更小的纳米图案，在芯片制造领域中具有潜在优势，在能源、催化、生物医用工程等领域中也有着广泛的潜在应用。

发明内容

为了克服上述传统嵌段聚合物存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种具有精确序列与空间构型的巨型分子，本发明的目的之二在于提供这种巨型分子的制备方法，本发明的目的之三在于提供这种巨型分子的应用。

本发明的发明构思如下：通过在POSS特定顶角的Si原子上修饰一种或多种特定基团，并把多个POSS按照一定的序列和空间结构连接起来，即可以得到一种具有精确序列与空间构型的巨型分子。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

本发明提供了一种巨型分子，巨型分子的结构式选自式(I)～(Ⅲ)中的至少一种：

式(I)～(Ⅲ)中，A、B、C分别独立表示为多面体寡聚倍半硅氧烷；B与A、C均以酯键相连。

在本发明这种巨型分子中，B为巨型分子中心化合物，用POSS_B表示；A、C分别为巨型分子的两端化合物，分别用POSS_A、POSS_C表示。