[發明專利]一種主鏈含有烷氧鏈的水溶性共軛聚合物及其制備方法

有效

• 申請號: 201010509739.7
• 申請日: 2010-10-18
• 公開（公告）號: CN102020760A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 張廣維;彭波;黃維;范曲立;解令海;黃艷琴
• 申請（專利權）人: 無錫方圓環球顯示技術股份有限公司
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 夏晏平

技術領域

本發明屬于光電材料技術領域，具體涉及一種主鏈含有烷氧鏈的水溶性共軛聚合物及其制備方法。

背景技術

二十世紀九十年代以來，以共軛高分子為代表的新型有機半導體材料引發了一場光電子器件領域的革命。它們已經越來越廣泛的被用于開發和制備新一代平板顯示器、太陽能電池、激光器、晶體管和生物以及化學傳感器等。其中，水溶性共軛高分子由于其在熒光傳感領域的極大應用潛力而引起人們廣泛的研究興趣。由于靜電相互作用或疏水相互作用的存在，水溶性共軛高分子在溶液中或者固態時都傾向于自發組織形成超分子結構。此外，這些材料還具有獨特的光電性質，比如在可見光區具有強吸收、具有強熒光、摻雜時能導電等。這些特點構成了水溶性共軛高分子在光電器件特別是熒光傳感領域的應用基礎。

相對于小分子的熒光傳感器，水溶性共軛高分子對周圍環境中較弱的擾動具有更快速、放大的響應。淬滅劑與水溶性共軛高分子通過靜電作用結合，并通過電子或能量轉移，能量極易在整個高分子鏈上離域，或者由于鏈的聚集在鏈與鏈之間快速擴散，這樣可以實現對多種有機、無機及生物分子的納摩爾甚至皮摩爾級檢測。

但是現有技術中還沒有成功合成主鏈含有烷氧鏈的水溶性共軛聚合物。

發明內容

本發明的目的在于提供一種主鏈含有烷氧鏈的水溶性共軛聚合物。

本發明的另一目的是提供一種主鏈含有烷氧鏈的水溶性共軛聚合物的制備方法。

本發明采用有機金屬催化反應合成了一類主鏈含有烷氧鏈的水溶性共軛聚合物，并表征其結構及測定其發光性能。相對于已有的可用于生物/化學檢測的共軛聚合物，本發明中所涵蓋的材料主鏈上含有親水組分的烷氧基團，同時側鏈含有中性或者離子型水溶性基團，預期能達到更好的水溶性效果，得到溶解性能更好的水溶性共軛高分子材料，從而更好的實現共軛高分子在水相中的熒光傳感。

本發明所述的一種主鏈含有烷氧鏈的水溶性共軛聚合物，其特征在于，具有如下通式：

其中，R₂為烷基或含有N、O原子以及酰胺鍵的雜烷基；

X為陰離子型水溶性基團、陽離子型水溶性基團或中性水溶性基團；

R₁為1，2-亞丙基、1，2-亞丁基、1，2-異亞丁基或亞乙基中的一種；

主鏈上R₁與芴基連接處的方塊表示二者的連接方式，具體為單鍵、雙鍵或叁鍵；

m＝3～18；

上述所述聚合物分子量為5000～200000之間，分子量分布為0～2。

進一步地，R₂為丙基，或聚乙二醇基團。

進一步地，所述陰離子水溶性基團選自羧基、磺酸基或磷酸基，所述陽離子水溶性基團選自季胺基團或二甲基胺，所述中性水溶性基團為烷氧長鏈。

其中，當R₂、X、R₁為不同的基團時，所述主鏈含有烷氧鏈的水溶性共軛聚合物的結構式為：

R₂為丙基，X為磺酸基，R₁為亞乙基，其結構式為：

或者，R₂為丙基，X為磺酸基，R₁為亞乙基，其結構式為：

或者，R₂為聚乙二醇基團，X為羥基R₁為亞乙基，芴與R₁基團之間為雙鍵連接，其結構式為：

或者，R₂為丙基，X為季胺基團，R₁為亞乙基，其結構式為：

本發明所述的主鏈含有烷氧鏈的水溶性共軛聚合物的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(一)芴單體的合成，采用如下三種方法之一制備：

①陰離子型芴單體的制備

以2，7-二溴芴為模板，在堿催化條件下加入1.5倍質量于2，7-二溴芴的端基為羥基的溴代烷合成9位雙烷基取代芴A；

用高錳酸鉀對A的羥基進行氧化，得端基為羧基的雙烷基取代芴A₁；

或者，在A中加入羥基保護劑甲烷磺酰氯，以及碘化試劑碘化鈉，再與亞硫酸鈉反應，得到端基為磺酸基的雙烷基取代的芴A₂；

或者，將A置于四溴化碳與三苯基磷混合溶液中，與磷酸三丁酯反應，所得產物在二甲基吡啶中與三甲基溴硅烷反應，酸化溶液，即得到端基為磷酸基的雙烷基取代芴A₃；

②陽離子型芴單體的制備