摘要
多组分反应易于通过简单过程制备出复杂结构的天然产物，已广泛应用于组合化学和药物化学领域。直到近几年，在高分子科学领域多组分聚合反应（MCPs）越来越引起研究人员的兴趣。MCPs具有明显的合成优势，例如，反应条件温和，原子效率高，操作步骤简单等等。同时，AIE活性聚合物已成为AIE领域中重要的研究内容之一，尤其是非传统固有发光AIE活性聚合物具有良好的可加工性、结构可控性、成模性、分子量高和生物相容性好等优点，在光电、生物领域具有广泛的应用。本研究中，我们利用Ugi和MALI多组分聚合制备了一系列主链上同时含有4-噻唑烷酮杂环和酰胺基团的聚合物。这种聚合物是无法通过任何传统的聚合方法获得的，这为设计和制备具有新颖结构和性能的聚合物材料带来了机遇和可能性。本论文共分为以下三部分： 一、分别对多组分反应、AIE现象、AIE聚合物及其分类、制备方法以及在化学传感、生物传感、细胞成像、光电器件等领域的应用进行了介绍。 二、我们选择四种二元胺、戊二醛、巯基乙酸和叔丁基异腈组成MALI和Ugi聚合体系。Ugi聚合体系包括了全部四个组分，叔丁基异腈除外的三个组分则组成MALI聚合体系。在聚合反应中，MALI和Ugi聚合同时发生，所制得的聚（4-噻唑烷酮-酰胺）（PTZA）主链上含有4-噻唑烷酮杂原子环、酰胺与硫醇基团。在合成条件优化中，我们选择了广泛用于MALI反应和Ugi反应的DMSO和无水甲醇作为反应溶剂，结果表明无水甲醇是最佳的反应介质。我们还简要讨论了沉淀剂、反应温度、反应时间、胺/醛之间的反应时间以及巯基乙酸和叔丁基异腈的进料顺序对聚合的影响。此外，通过改变叔丁基异腈的投料比可以控制PTZA结构，随着叔丁基异腈的投料量增加，PTZA链上酰胺部分含量也相应增多，接触角测试结果也证实这一结论。 三、基于上述研究结果，我们进一步研究了PTZAs的AIE特性与应用。噻唑烷酮环和酰胺基团沿着PTZAs主链的化学键合导致了其分子内的“聚集”，含有高负电性杂原子（包括O、N和S）的PTZA在500nm处显示出强烈的荧光发射。更有趣的是，Fe3+离子可以有效猝灭PTZA的荧光，测得PTZA对Fe3+离子的检出限（LOD）为10-6mol/L。同时，我们还探索了PTZA发光和Fe3+猝灭的详细机理。总之，在“一锅法”中同时进行两个聚合反应的策略为制备具有独特结构和性能的聚合物提供了强大的可行性。四、通过MALI多组分反应对聚烯丙基胺进行功能化修饰，可制得含有噻唑烷酮环的聚烯丙基胺衍生物（PATZD）。实验中探讨了不同结构醛、反应介质、反应温度、反应时间对PATZD结构和性质的影响，研究发现只有水/DMSO混合溶剂更有利于反应进行且产物更易溶水。荧光光谱测试表明，在430nm处PATZD具有较强的荧光发射，加入不良溶剂后PATZD发生聚集，其荧光明显增强，显示出AIE特性。总之，经过杂环的引入实现了非AIE活性聚合物到AIE活性聚合物的有效转变，可赋予其在化学传感、生物传感、细胞成像领域中更加广泛的实际应用。
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