摘要
超分子聚合物是利用主客体相互作用、金属配位相互作用、π-π堆积和氢键等具有动态可逆性的超分子作用形成的聚合物。超分子聚合物不仅具有传统聚合物的诸多性质，还具备自修复和对环境刺激产生响应等特点，因此被认为是一种“智能材料”，近些年已成为材料和化学学科的主要研究领域。苝类材料（PDI）具有宽吸收光谱、高荧光量子产率、光、热及化学稳定性等优点，在有机太阳能电池、有机场效应晶体管和有机电致发光等领域都有很好的发展前景；但是苝类材料具有平面结构、π-π堆积作用强的特性，在水和一些有机溶剂中的溶解度差，这限制了苝类材料的应用领域。因此本课题通过分子自组装的方法构筑超分子聚合物，期望能够增加苝类材料的溶解度，进一步拓展其应用领域。本论文主要分为以下三个部分： （1）利用经典有机合成手段，合成出化合物三联吡啶-冠醚类化合物Tpy-DB24C8(1)和Tpy-DB24C8(2)以及苝二酰亚胺衍生物PDI-1和PDI-2，并利用1HNMR、13CNMR、ESI-MS等对所有目标化合物的结构进行了分析表征和确定。 （2）设计合成的Tpy-DB24C8(1)和Tpy-DB24C8(2)为具有双功能单元的分子，该主体分子一端为24-冠-8，另一端为三联吡啶。该主体分子的三联吡啶基团能与金属离子（如Zn2+，Fe2+，Cu2+等）发生金属配位相互作用；24-冠-8能与PDI-1发生主客体相互作用，从而形成线形超分子聚合物。进一步探索不同溶剂组成、构筑单元浓度、外界温度和过渡金属离子等因素对超分子聚合物结构和性能的影响。同时，加入竞争配体轮环藤宁（cyclen）或者调节溶液酸碱性来调控配位相互作用或主客体相互作用，可以调控该体系在小分子、超分子单体和线形超分子聚合物三种自组装结构之间的可逆转变，从而实现调控超分子聚合物结构的目的。此外通过共混的方法制备出超分子薄膜，此薄膜对氨气分子表现出响应性，具有作为氨气检测材料的潜在价值。 （3）在第二部分内容的基础上，本课题改变了苝二酰亚胺衍生物的烷基链长，使用PDI-2制备超分子聚合物，研究发现Tpy-DB24C8(1)和Tpy-DB24C8(2)都可与PDI-2发生主客体相互作用，以及三联吡啶基团和金属离子之间的金属配位相互作用，从而形成超分子聚合物。此超分子聚合物同样具有离子响应性、pH响应性和竞争配体响应性，可在小分子、超分子单体和超分子聚合物之间发生可逆转变，达到可控自组装的目的。不同的是，与PDI-1形成的超分子聚合物相比，基于PDI-2的超分子聚合物其对pH更具响应性。研究具有多重响应性的超分子聚合物体系对于将其应用到响应性材料领域有着非常重要的意义。
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