旋光性聚酰胺酰亚胺的合成与表征

论文摘要

手性氨基酸衍生的旋光性聚合物是高分子材料的一个非常活跃的研究领域,它们在手性识别与分离、手性催化剂、手性液晶、非线性光学以及生物医药等领域有着广泛的应用前景。本文首先以L-丙氨酸、L-缬氨酸等天然手性氨基酸以及D-丙氨酸、D-苯甘氨酸为手性源,分别与3,3′,4,4′-联苯四甲酸二酐（BPDA）在冰乙酸中进行缩合反应,合成了一系列手性酰亚胺二酸单体且产率较高;用DSC、红外光谱（FT-IR）、核磁共振氢谱（1H-NMR）、核磁共振碳谱(13C-NMR)、元素分析及旋光仪等对单体进行了测试和表征。然后,以合成的手性酰亚胺二酸单体分别与对苯二胺（PPD）、4,4′-二氨基二苯醚（ODA）或二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）在极性非质子溶剂中进行高温溶液缩聚,制备了新型旋光性聚酰胺酰亚胺;并进行了结构表征,利用DSC与TGA考察了聚合物的热性能。其中,TGA测得聚合物在N2气氛中5%热失重温度(Td5%)超过350℃,10%热失重温度(Td10%)超过380℃,显示出良好的热稳定性。另外,聚合物中含有的手性氨基酸结构使其溶解性得到增大,能较好的溶解于N,N-二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基亚砜（DMSO）、N-甲基吡咯烷酮（NMP）等极性非质子溶剂中。实验结果表明,以二酸与二胺为原料、亚磷酸三苯酯/吡啶为缩合剂、CaCl2为助溶剂、N-甲基吡咯烷酮（NMP）为溶剂,经Yamazaki磷酰化缩聚来制备旋光性聚酰胺酰亚胺效果更好。本文所制备的旋光性聚酰胺酰亚胺与普通聚酰胺酰亚胺相比,保持其耐热性的同时,具有更好的溶解性、旋光性、生物相容性与可降解性,应用更加广泛。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 旋光性聚合物的研究
• 1.1.1 旋光性聚合物的发展历史
• 1.1.2 旋光性聚合物的合成方法
• 1.1.3 旋光性聚合物的应用及展望
• 1.2 旋光性聚酰胺酰亚胺的研究
• 1.2.1 旋光性聚酰胺酰亚胺的合成方法
• 1.2.2 旋光性聚酰胺酰亚胺的改性
• 1.2.3 旋光性聚酰胺酰亚胺的应用与展望
• 1.3 本文的主要研究工作
• 1.4 创新点
• 第2章 旋光性二酸单体的合成与表征
• 2.1 主要实验原料和实验仪器
• 2.1.1 实验原料
• 2.1.2 实验仪器
• 2.1.3 测试方法
• 2.2 旋光性二酸单体的合成步骤
• 2.2.1 N,N′-（4,4′-二邻苯二甲酰亚胺基）-双-L-丙氨酸的合成
• 2.2.2 N,N′-（4,4′-二邻苯二甲酰亚胺基）-双-L-缬氨酸的合成
• 2.2.3 N,N′-（4,4′-二邻苯二甲酰亚胺基）-双-L-亮氨酸的合成
• 2.2.4 N,N′-（4,4′-二邻苯二甲酰亚胺基）-双-L-异亮氨酸的合成
• 2.2.5 N,N′-（4,4′-二邻苯二甲酰亚胺基）-双-L-苯丙氨酸的合成
• 2.2.6 N,N′-（4,4′-二邻苯二甲酰亚胺基）-双-D-苯甘氨酸的合成
• 2.2.7 N,N′-（4,4′-二邻苯二甲酰亚胺基）-双-D-丙氨酸的合成
• 2.3 旋光性二酸单体的合成与提纯问题的讨论
• 2.3.1 合成的讨论
• 2.3.2 提纯的讨论
• 2.4 旋光性二酸单体的表征
• 2.4.1 N,N′-（4,4′-二邻苯二甲酰亚胺基）-双-L-丙氨酸的表征
• 2.4.2 N,N′-（4,4′-二邻苯二甲酰亚胺基）-双-L-缬氨酸的表征
• 2.4.3 N,N′-（4,4′-二邻苯二甲酰亚胺基）-双-L-亮氨酸的表征
• 2.4.4 N,N′-（4,4′-二邻苯二甲酰亚胺基）-双-L-异亮氨酸的表征
• 2.4.5 N,N′-（4,4′-二邻苯二甲酰亚胺基）-双-L-苯丙氨酸的表征
• 2.4.6 N,N′-（4,4′-二邻苯二甲酰亚胺基）-双-D-苯甘氨酸的表征
• 2.5 本章小结
• 第3章 亚胺二碳法制备旋光性聚酰胺酰亚胺
• 3.1 主要实验原料和实验仪器
• 3.1.1 实验原料
• 3.1.2 实验仪器
• 3.1.3 试剂的处理
• 3.1.4 测试方法
• 3.2 亚胺二碳法制备旋光性聚酰胺酰亚胺的步骤
• 3.2.1 基于L-丙氨酸的旋光性聚酰胺酰亚胺的合成
• 3.2.2 基于L-缬氨酸的旋光性聚酰胺酰亚胺的合成
• 3.2.3 基于L-苯丙氨酸的旋光性聚酰胺酰亚胺的合成
• 3.2.4 基于D-苯甘氨酸的旋光性聚酰胺酰亚胺的合成
• 3.3 旋光性聚酰胺酰亚胺制备问题的讨论
• 3.3.1 溶液缩聚
• 3.3.2 酰化剂的选择
• 3.3.3 催化剂的选择
• 3.3.4 助溶剂的选择及用量
• 2对聚合的影响'>3.3.5 反应温度与时间以及N₂对聚合的影响
• 3.3.6 单体浓度的影响
• 3.3.7 聚合机理总结
• 3.4 旋光性聚酰胺酰亚胺的结构表征与性能研究
• 3.4.1 基于L-丙氨酸的旋光性聚酰胺酰亚胺
• 3.4.2 基于L-缬氨酸的旋光性聚酰胺酰亚胺的表征
• 3.4.3 基于L-苯丙氨酸的旋光性聚酰胺酰亚胺的表征
• 3.4.4 基于D-苯甘氨酸的旋光性聚酰胺酰亚胺的表征
• 3.5 本章小结
• 第4章 异氰酸酯法制备旋光性聚酰胺酰亚胺
• 4.1 主要实验试剂和实验仪器
• 4.1.1 实验试剂
• 4.1.2 实验仪器
• 4.1.3 试剂的处理
• 4.1.4 测试方法
• 4.2 聚酰胺酰亚胺的制备
• 4.2.1 异氰酸酯法制备L-亮氨酸衍生的聚酰胺酰亚胺
• 4.2.2 异氰酸酯法制备L-异亮氨酸衍生的聚酰胺酰亚胺
• 4.3 异氰酸酯法制备聚酰胺酰亚胺的讨论
• 4.3.1 聚合机理
• 4.3.2 反应温度的影响
• 4.3.3 反应时间的影响
• 4.3.4 单体浓度的影响
• 4.4 异氰酸酯法所制备的聚酰胺酰亚胺的表征
• 4.4.1 红外分析
• 4.4.2 溶解性测试
• 4.4.3 聚合物的热稳定性测试
• 4.5 小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间取得的科研成果