一类具有周期结构的侧链型聚集诱导发光液晶高分子及其制备方法

文档序号:251686 发布日期:2021-11-16 浏览:58次 >En<

阅读说明:本技术 一类具有周期结构的侧链型聚集诱导发光液晶高分子及其制备方法 (Side chain type aggregation-induced emission liquid crystal polymer with periodic structure and preparation method thereof ) 是由 韩丽 李旭文 李杨 马红卫 冷雪菲 王艳色 张瑞雪 于 2021-08-12 设计创作,主要内容包括:一类具有周期结构的侧链型聚集诱导发光液晶高分子及其制备方法,属于高分子材料技术领域。该液晶高分子由烷基锂引发的Si-H官能化DPE与异戊二烯/苯乙烯的活性阴离子共聚合制备的周期共聚物主链与乙烯基末端的氰基二苯乙烯基液晶在催化剂作用下通过硅氢加成方法制备而成。本发明制备的液晶单体及液晶功能化聚合物呈现可调的液晶性和聚集诱导发光AIE特性;该类材料集AIE发光特性和液晶性于一身,具有较好的稳定性,并且显著调控液晶的光学特性和热性能;周期功能单元序列可控聚合物具有独特的密度分布和分子作用力;利用构建一种独特的分子作用力模型实现发光液晶高分子稳定的AIE效应和明显的液晶性能,对新型发光液晶功能材料的发展具有重要意义。(A side chain type aggregation-induced emission liquid crystal polymer with a periodic structure and a preparation method thereof belong to the technical field of polymer materials. The liquid crystal polymer is prepared by a hydrosilylation method under the action of a catalyst, wherein the hydrosilylation method comprises a periodic copolymer main chain prepared by the copolymerization of Si-H functionalized DPE initiated by alkyl lithium and active anion of isoprene/styrene, and a cyano distyryl liquid crystal at the tail end of a vinyl group. The liquid crystal monomer and the liquid crystal functional polymer prepared by the invention have adjustable liquid crystal property and aggregation-induced emission AIE (induced emission) characteristics; the material integrates AIE luminescence property and liquid crystal property, has better stability, and obviously regulates and controls optical property and thermal property of liquid crystal; the polymer with the controllable periodic functional unit sequence has unique density distribution and molecular acting force; the stable AIE effect and obvious liquid crystal performance of the luminous liquid crystal polymer are realized by constructing a unique molecular acting force model, and the method has important significance for the development of novel luminous liquid crystal functional materials.)

一类具有周期结构的侧链型聚集诱导发光液晶高分子及其制 备方法

技术领域

本发明属于功能高分子材料技术领域,涉及一类具有周期结构的侧链型聚集诱导发光液晶高分子及其制备方法。

背景技术

发光液晶高分子(LLCP)兼具发光特性和液晶有序排列的特点,具有优异的加工性能和良好的热稳定性等,在显示和防伪材料、信息存储和加密、传感器等领域受到青睐。当前,通过调节发光液晶基元结构,如间隔基长度、末端基团长度、供电子、吸电子基团、位阻效应等,或改变发光液晶基元在聚合物链中的位置,如链端、链中、主链内、侧链等,可以实现LLCP的热性能、液晶织构和发光特性等的调控。侧链型发光液晶高分子(SC-LLCP)是指发光液晶基元位于侧链的LLCP,这类高分子具有合成简单、结构多样可设计、性能可调控的优点,广泛用于开发多功能高分子材料。

研究表明,根据发光基团的发光性质不同,发光材料可分为发光猝灭型(ACQ)和聚集诱导发光型(AIE)。传统有机发光材料发生聚集导致发光猝灭(ACQ)现象:在稀溶液中能够稳定发光,在高浓度溶液或聚集态(熔融或固体状态)时,由于分子间相互作用使非辐射能的损耗增加,发光效率显著降低甚至不发光(猝灭)。然而,稀溶液下的有机发光材料应用非常受限,如何实现在高浓度溶液或聚集态(熔融或固体状态)时的聚集诱导发光(AIE)至关重要。在文献“aggregation-inducedemissionof 1-methyl-1,2,3,4,5-pentaphenylsilole”中,唐本忠等报道了一类具有强共轭结构的分子1-甲基-1,2,3,4,5-五苯基噻咯呈现AIE现象:在稀溶液状态时不发光,但是在聚集态时发光增强。随着AIE材料的合成应用迅速发展,AIE的调控发展成为高分子科学领域重要的研究课题。显然,AIE特性与发光基元的分子相互作用有关,实现AIE的调控最重要的就是实现分子作用力的控制。

众所周知,侧链型液晶高分子(SCLCPs)的液晶光学性能和热性能等与液晶基元的分子相互作用息息相关,本课题组致力于液晶基元的分子相互作用的调控研究,包括拓扑结构(韩丽的博士学位论文“侧链液晶高分子的设计合成与性能调控研究”)、嵌段结构(雷岚的博士学位论文“偶氮苯液晶高分子网络的可控合成与性能研究”)及微观结构(黄帅的硕士学位论文“基于聚丁二烯调控多功能度液晶高分子合成”)等对液晶基元的分子作用力的重要控制。研究表明,液晶高分子的合成已经从过去的非定量研究发展为当前的功能度和接枝密度可控,在一定程度上揭示了分子作用力和功能团密度的主要驱动作用。然而,基于无规聚合物的“功能密度”研究仍然只局限在“浓缩与稀释”的量化概念,由于液晶高分子结构调控手段匮乏等问题,尚存在无法实现液晶功能团的精确“定位”的问题。

随着高分子科学对功能化聚合物的深入研究,序列可控功能性聚合物具有特定的功能团位置,即“定位”,揭示特定的分子间和分子内相互作用,展示不同于功能密度可控的“定量”概念,实现了功能高分子材料由“定量”向“定位”的发展。朱思琪的硕士学位论文“序列可控功能性聚合物合成及性能研究”报道了液晶和荧光基团序列可控的液晶聚合物和荧光聚合物及其制备,证实了液晶基元和荧光基元在侧链的序列分布对液晶性能的重要调控作用和对荧光量子产率的微调控作用,可定义为“间隔效应”:Si-H官能化聚苯乙烯(PS-SiH)形成的连续结构(Uni-),苯乙烯(St)与二甲胺基/Si-H或甲氧基/Si-H官能化1,1-二苯基乙烯衍生物(NMe2-DPE-SiH或MeO-DPE-SiH)共聚制备的交替结构(Alt-)、渐变结构(Gra-)以及统计四间隔结构(Int-)。结果表明,对于SCLCPs而言,由于Uni-具有较高的分子作用力,Uni-展示较好的液晶织构和较宽的液晶区间,然而,对于香豆素基荧光高分子而言,Uni-香豆素基荧光高分子呈现了明显的ACQ现象,而与Gra-和Int-相比,由于Alt-具有较高的分子作用力,Alt-具有较高的荧光量子产率。显然,对于SCLCPs而言,高的分子作用力有利于稳定液晶相,随着侧链分子间隔距离增大,“间隔效应”越显著,液晶性能明显降低甚至消失;对于ACQ型的荧光高分子而言,高的分子作用力会导致荧光猝灭现象,而过小的分子作用力对于提高荧光量子产率也是不利的。综上所述,“间隔效应”对于LLCP的发光特性和液晶性能的同步控制值得进一步深入研究。

周期(Periodic,Peri-)功能单元序列可控聚合物具备严格的ABAB(交替结构)或ABBABB型重复周期规律,具有独特的密度分布和分子作用力,其性能与相应的嵌段或无规共聚物的性质完全不同,对于受到分子作用力显著控制的液晶高分子和荧光高分子是一种非常重要的研究模型。开发新型周期结构的AIE侧链型发光液晶高分子(SC-LLCP)并且利用构建一种独特的分子作用力模型实现发光液晶高分子稳定的AIE效应和明显的液晶性能具有重要的研究意义和潜在的应用前景,这也是本申请亟需解决的技术问题。

氰基二苯乙烯及其衍生物是一类典型的发光材料,不仅具有液晶特性,同时呈现AIE特性,具有较高的荧光量子产率,在光刺激下可实现液晶和聚集诱导发光性能的可逆切换。本发明采用活性阴离子聚合方法制备了Si-H官能化DPE与异戊二烯(Ip)或St的周期共聚物主链。通过硅氢加成方法,将乙烯基末端的氰基二苯乙烯衍生物高效接枝到周期结构的共聚物主链中,可以得到一类具有周期结构的侧链型聚集诱导发光液晶高分子(AIE-SC-LLCP),有助于揭示其结构与性能的“构-效”关系。

发明内容

本发明提出了一类具有周期结构的侧链型聚集诱导发光液晶高分子(Peri-SC-AIE-LLCP),该类材料集AIE发光特性和液晶性于一身,具有较好的稳定性,并且显著调控液晶的光学特性和热性能。

为了达到上述目的,本发明采用如下技术方案:

一类具有周期结构的侧链型聚集诱导发光液晶高分子(SC-AIE-LLCP),所述SC-AIE-LLCP由Si-H官能化周期共聚物主链与乙烯基末端的氰基二苯乙烯基液晶在催化剂作用下通过硅氢加成方法制备。所述的液晶聚合物是以硅氢官能化DPE与异戊二烯或苯乙烯为交替单元,通过硅氢加成方法,将两种乙烯基末端的氰基二苯乙烯基液晶单体M接枝到主链上,得到具有交替结构主链的功能化液晶高分子。所述SC-AIE-LLCP的数均分子量(Mn)范围为10-100kg·mol-1,分子量分布指数(PDI)范围为1.08-1.39;

进一步地,所述的硅氢加成方法的催化剂是Pt(0)-1,3-二乙烯基-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷(Karstedt催化剂)或氯铂酸(H2PtCl6·6H2O)中的一种。

进一步地,所述的烷基锂选自单官能团烷基锂引发剂,包括但不限于正丁基锂(n-BuLi)、仲丁基锂(sec-BuLi)。

进一步地,所述Si-H官能化的周期共聚物主链是烷基锂引发的双Si-H官能化DPE与Ip通过活性阴离子聚合方法制备,其结构形式为p-P(D-2SiH/Ip),其中Ip表示异戊二烯、D-2SiH表示含双Si-H功能基团的1,1-二苯基乙烯(DPE)衍生物,p表示周期序列结构。制备得到的基于周期共聚物主链的侧链含氰基二苯乙烯基发光液晶高分子(SC-AIE-LLCP)的结构形式为p-P(D-2SiH/Ip)-M,其中,D-2SiH是含双Si-H功能基团的1,1-二苯基乙烯(DPE)衍生物、Ip表示异戊二烯,M表示氰基二苯乙烯基液晶单体,p表示周期序列结构。

进一步地,所述Si-H官能化的周期共聚物主链是烷基锂引发的双Si-H官能化DPE与St通过活性阴离子聚合方法制备,其结构形式为p-P(D-2SiH/St),其中St表示苯乙烯、D-2SiH表示含双Si-H功能基团的1,1-二苯基乙烯(DPE)衍生物,p表示周期序列结构。制备得到的基于周期共聚物主链的侧链含氰基二苯乙烯基发光液晶高分子(SC-AIE-LLCP)的结构形式为p-P(D-2SiH/St)-M,其中,D-2SiH是含双Si-H功能基团的1,1-二苯基乙烯(DPE)衍生物、St表示苯乙烯,M表示氰基二苯乙烯基液晶单体,p表示周期序列结构。

进一步地,所述Si-H官能化的周期共聚物主链是烷基锂引发的Si-H官能化DPE与Ip通过活性阴离子聚合方法制备,其结构形式为p-P(D-SiH/Ip),其中Ip表示异戊二烯、D-SiH表示含单Si-H功能基团的1,1-二苯基乙烯(DPE)衍生物,p表示周期序列结构。制备得到的基于周期共聚物主链的侧链含氰基二苯乙烯基发光液晶高分子(SC-AIE-LLCP)的结构形式为p-P(D-SiH/Ip)-M,其中,D-SiH是含单Si-H功能基团的1,1-二苯基乙烯(DPE)衍生物、Ip表示异戊二烯,M表示氰基二苯乙烯基液晶单体,p表示周期序列结构。

进一步地,所述Si-H官能化的周期共聚物主链是烷基锂引发的Si-H官能化DPE与St通过活性阴离子聚合方法制备,其结构形式为p-P(D-SiH/St),其中St表示苯乙烯、D-SiH表示含单Si-H功能基团的1,1-二苯基乙烯(DPE)衍生物,p表示周期序列结构。制备得到的基于周期共聚物主链的侧链含氰基二苯乙烯基发光液晶高分子(SC-AIE-LLCP)的结构形式为p-P(D-SiH/St)-M,其中,D-SiH是含单Si-H功能基团的1,1-二苯基乙烯(DPE)衍生物、St表示苯乙烯,M表示氰基二苯乙烯基液晶单体,p表示周期序列结构。

一类具有周期结构的侧链型聚集诱导发光液晶高分子的制备方法,包括以下步骤:

S1制备氰基二苯乙烯基液晶单体

S1-1:合成中间体1-1

在氩气保护下,将1-溴代十八烷、4-羟基苯甲醛、无水碳酸钾与N,N-二甲基甲酰胺(DMF)加入烧瓶中,在70-140℃下反应10-48h。反应结束后,将上述反应体系倒入大量氢氧化钠溶液中,在室温下搅拌6-24h,反应结束后,过滤得到粗产物,用热乙醇重结晶,将析出的固体置于真空烘箱中,干燥至恒重,得到中间体1-1。其中,1-溴代十八烷、4-羟基苯甲醛和无水碳酸钾的摩尔比为1:(1.1-1.5):(2-6)。

S1-2:合成中间体1-2

在氩气保护下,将中间体1-1、4-羟基苯乙腈、氢氧化钠和无水乙醇加入烧瓶中,在50-80℃下反应3-10h。反应完成后,将体系酸化6-48h,反应结束后,过滤得到粗产物,用乙酸乙酯重结晶。将析出的固体置于真空烘箱中,干燥至恒重,得到中间体1-2。其中,中间体1-1、4-羟基苯乙腈、氢氧化钠的摩尔比为1:(1.1-1.5):(2-6)。

S1-3:合成中间体1-3

在氩气保护下,将中间体1-2、6-氯-1-己醇、无水碳酸钾与DMF加入烧瓶中,在70-140℃下反应10-48h,反应结束后,过滤得到粗产物,首先二氯甲烷萃取,然后用丙酮重结晶。将析出的固体置于真空烘箱中,干燥至恒重,得到中间体1-3。其中,中间体1-2、6-氯-1-己醇、无水碳酸钾的摩尔比为1:(1.1-1.5):(2-6)。

S1-4:合成液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano(M1)

将4-(烯丙氧基)苯甲酸和氯化亚砜加入烧瓶中,在50-70℃下反应6-12h。反应完毕后,减压旋蒸脱除溶剂得到油状液体。将上述油状液体、中间体1-3、吡啶与氯仿加入烧瓶中,在50-70℃下反应6-48h。反应完毕后,减压旋蒸脱除溶剂,置于大量稀盐酸中酸化6-48h。利用柱层析(洗脱剂为乙酸乙酯和正己烷)纯化液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano(M1)。其中,4-(烯丙氧基)苯甲酸、氯化亚砜、中间体1-3的摩尔比为(1.1-1.5):(4-8):1。

S1-5:合成中间体2-1

在氩气保护下,将对羟基苯硼酸、对溴苯乙腈、四(三苯基膦)钯(Pd(PPh3)4)、碳酸钠、THF和去离子水加入烧瓶中,在60-90℃下反应10-48h,反应结束后,将上述体系酸化6-48h,用饱和食盐水和乙酸乙酯萃取,用热乙醇重结晶,得到中间体2-1。其中,对羟基苯硼酸、对溴苯乙腈和Pd(PPh3)4的摩尔比为1:(1.1-1.3):0.005。

S1-6:合成中间体2-2

在氩气保护下,将中间体1-1、中间体2-1、氢氧化钠和无水乙醇加入烧瓶中,在50-80℃下反应3-10h,反应结束后,将上述体系酸化6-48h,抽滤得到粗产物,用乙酸乙酯重结晶,将析出的固体置于真空烘箱中,干燥至恒重,得到中间体2-2。其中,中间体1-1、中间体2-1、氢氧化钠摩尔比为1:(1.1-1.5):(2-6)。

S1-7:合成中间体2-3

在氩气保护下,将中间体2-2、6-氯-1-己醇、无水碳酸钾与DMF加入到烧瓶中,70-140℃下反应12-48h,反应结束后抽滤得到粗产物,用二氯甲烷萃取,用甲苯重结晶,将析出的固体置于真空烘箱中,干燥至恒重,得到中间体2-3。其中,中间体2-2、6-氯-1-己醇、无水碳酸钾摩尔比为1:(1.1-1.5):(2-6)。

S1-8:合成液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano(M2)

将4-(烯丙氧基)苯甲酸和氯化亚砜加入烧瓶中,在50-70℃下反应6-12h,反应结束后,减压旋蒸脱除溶剂得到的油状液体,将上述油状液体、中间体2-3、吡啶与氯仿加入烧瓶中,在50-70℃下反应6-24h,反应结束后,脱除溶剂,将体系置于大量稀盐酸中酸化6-48h,过滤得到粗产物,利用柱层析法(洗脱剂为乙酸乙酯和正己烷)纯化液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano(M2)。其中,4-(烯丙氧基)苯甲酸、氯化亚砜、中间体2-3的摩尔比为(1.1-1.5):(4-8):1。

S2制备Si-H官能化DPE和Ip/St的周期共聚物主链p-P(D-2SiH/Ip)、p-P(D-2SiH/St)、p-P(D-SiH/Ip)、p-P(D-SiH/St)

S2-1:合成聚合单体DPE-SiH

在无水无氧的氩气保护下,将甲基三苯基溴化膦、叔丁醇钾与THF加入烧瓶中,在-10-0℃下搅拌60-90min,体系变为明黄色。将4-溴代苯基-4’-苯基甲酮(BP-Br)的THF溶液滴加至反应体系中,搅拌30-60min后,升温至50-60℃,反应12-14h。反应完毕后,用5-10mL去离子水终止,乙酸乙酯及饱和食盐水萃取。粗产物利用柱层析法(洗脱剂为正己烷)纯化得到无色粘稠液体DPE-Br。BP-Br、叔丁醇钾及甲基三苯基溴化膦的摩尔比为1:(1.5-3):(2-4)。

将DPE-Br在THF中搅拌均匀后,缓慢滴加到镁屑中,加入碘粒引发格式反应,向其中加入二甲基氯硅烷溶液,20-50℃下反应16-25h。用乙酸乙酯和饱和食盐水萃取。粗产物利用柱层析法(洗脱剂为正己烷)纯化得到无色粘稠液体DPE-SiH。DPE-Br、镁屑及二甲基氯硅烷的摩尔比为1:(4-6):(2.5-4)。

S2-2:合成聚合单体DPE-2SiH

在无水无氧的氩气保护下,将甲基三苯基溴化膦、叔丁醇钾和THF中,在-10-0℃下搅拌60-90min,体系变为明黄色。将4,4-二溴二苯甲酮(BP-2Br)的THF溶液滴加至反应体系中,在-10-0℃下搅拌10-12h。反应完毕后,用5-10mL去离子水终止,乙酸乙酯及饱和食盐水萃取。粗产物利用柱层析法(洗脱剂为正己烷)纯化得到白色固体DPE-2Br。BP-2Br、叔丁醇钾及甲基三苯基溴化膦的摩尔比为1:(1.5-3):(2-4)。

将镁屑加入到烧瓶中,将二甲基一氯硅烷溶于THF后,逐滴加入烧瓶中搅拌反应1-2h;将溶有DPE-2Br的THF溶液逐滴加入到上述体系中,55-65℃反应12-14h。将反应产物倒入正己烷中沉降,粗产物利用柱层析法(洗脱剂为乙酸乙酯和正己烷)纯化得到片状晶体DPE-2SiH。DPE-2Br、镁屑及二甲基氯硅烷的摩尔比为1:(4-6):(2.5-4)。

S3合成周期序列可控硅氢功能化聚合物主链

S3-1:合成周期共聚物p-P(D-2SiH/Ip)

反应需要在无水无氧的手套箱中进行,将DPE-2SiH、苯加入聚合瓶中,混合均匀,用密封注射器注入引发剂。引发30分钟后,加入Ip以及调节剂四甲基乙二胺(TMEDA)。DPE-2SiH与Ip的摩尔比为1:1~1:4,引发剂与调节剂的摩尔比为1:(1-1.5),引发剂与DPE-SiH的摩尔比为1:(5-20)。在室温反应7d后,加入异丙醇终止反应。将反应溶液于大量甲醇中沉胶,抽滤后将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到周期共聚物主链p-P(D-2SiH/Ip)。

S3-2:合成周期共聚物p-P(D-2SiH/St)

反应需要在无水无氧的手套箱中进行,将DPE-2SiH、苯加入聚合瓶中,混合均匀,用密封注射器注入引发剂。引发30分钟后,加入St。DPE-2SiH与St的摩尔比为1:1~1:4,引发剂与DPE-2SiH的摩尔比为1:(5-20)。在室温反应3d后,加入异丙醇终止反应。将反应溶液于大量甲醇中沉胶,抽滤后将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到周期共聚物主链p-P(D-2SiH/St)。

S3-3:合成周期共聚物p-P(D-SiH/Ip)

反应需要在无水无氧的手套箱中进行,将DPE-SiH、苯加入聚合瓶中,混合均匀,用密封注射器注入引发剂。引发30分钟后,加入Ip以及TMEDA。DPE-SiH与Ip的摩尔比为1:1~1:4,引发剂与调节剂的摩尔比为1:(1-1.5),引发剂与DPE-SiH的摩尔比为1:(5-20)。在室温反应7d后,加入异丙醇终止反应。将反应溶液于大量甲醇中沉胶,抽滤后将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到周期共聚物主链p-P(D-SiH/Ip)。

S3-4:合成周期共聚物p-P(D-SiH/St)

反应需要在无水无氧的手套箱中进行,将DPE-SiH、苯加入聚合瓶中,混合均匀,用密封注射器注入引发剂。引发30分钟后,加入St。DPE-SiH与St的摩尔比为1:1~1:4,引发剂与DPE-SiH的摩尔比为1:(5-20)。在室温反应3d后,加入异丙醇终止反应。将反应溶液于大量甲醇中沉胶,抽滤后将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到周期共聚物主链p-P(D-SiH/St)。

S4制备具有周期结构的侧链型聚集诱导发光液晶高分子(SC-AIE-LLCP)

在惰性气体保护的体系中,将周期共聚物主链与所述乙烯基末端的氰基二苯乙烯的液晶单体以1:1~1:2的摩尔比置于安瓿瓶中,加入无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后滴加硅氢加成反应的催化剂,每100mg聚合物主链对应加入10-50ml甲苯,将安瓿瓶密封,在40-80℃下反应24-72h;

反应结束后,首先脱除甲苯溶剂,然后用THF和无水乙醇/无水乙醚多次沉降,脱除过量的单体,将产物放置在烘箱中,干燥至恒重,获得具有周期结构的SC-AIE-LLCP。

本发明的有益效果为:

本发明制备的液晶单体及液晶功能化聚合物呈现可调的液晶性和聚集诱导发光AIE特性;该类材料集AIE发光特性和液晶性于一身,具有较好的稳定性,并且显著调控液晶的光学特性和热性能;周期功能单元序列可控聚合物具有独特的密度分布和分子作用力;利用构建一种独特的分子作用力模型实现发光液晶高分子稳定的AIE效应和明显的液晶性能,对新型发光液晶功能材料的发展具有重要意义。

具体实施方式

本发明提出以下实施例作为进一步的说明,但并非限制本发明权利要求保护的范围。

实施例1:

第一步合成液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano与Vinyl-biphenyl-Cyano

1.1)中间体1-1的合成:

在氩气保护下,将1-溴代十八烷(7.00g,21.1mmol)、4-羟基苯甲醛(2.83g,23.2mmol)和无水碳酸钾(5.81g,42.1mmol)及300mL DMF加入到500mL三口烧瓶中,在70℃下反应48h。反应完成后,将体系倒入300mL 5%wt氢氧化钠溶液中,在室温下搅拌24h。抽滤后利用热乙醇重结晶。将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到中间体1-1。

1.2)中间体1-2的合成:

在氩气保护下,将中间体1-1(7.00g,18.7mmol),4-羟基苯乙腈(2.74g,20.6mmol),氢氧化钠(1.50g,37.4mmol)及250mL无水乙醇加入到500mL三口烧瓶中。在80℃下反应10h。反应完成后,将体系酸化48h。抽滤后利用乙酸乙酯重结晶。将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到中间体1-2。

1.3)中间体1-3的合成:

在氩气保护下,将中间体1-2(7.00g,14.3mmol)、6氯-1-己醇(1.92g,15.7mmol)和无水碳酸钾(3.94g,28.6mmol)及200mL DMF加入到500mL三口烧瓶中,在70℃下反应48h。反应完成后抽滤。二氯甲烷萃取后利用丙酮重结晶。将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到中间体1-3。

1.4)合成液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano:

将4-(烯丙氧基)苯甲酸(1.66g,9.3mmol)和氯化亚砜(2.47mL,34.0mmol)加入到250mL烧瓶中,在50℃下反应12h。反应完毕后,减压旋蒸脱除溶剂得到的油状液体。将油状液体、中间体1-3(5.00g,8.5mmol)、9mL吡啶与35mL氯仿加入烧瓶中,在50℃下反应48h。反应完毕后减压旋蒸脱除溶剂并将体系置于大量稀盐酸中酸化48h。粗产物利用柱层析法(洗脱剂为乙酸乙酯和正己烷)纯化得到液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano(M1)。

1.5)合成中间体2-1

在氩气保护下,将对羟基苯硼酸(5.00g,36.2mmol)、对溴苯乙腈(7.77g,39.8mmol)和Pd(PPh3)4(0.23g,0.18mmol)溶于120mL的THF中加入到500mL烧瓶中,加入2M120mL的碳酸钠(12.80g,120.0mmol)溶液,在60℃下反应48h。反应完毕后,将体系酸化24h并用饱和食盐水和乙酸乙酯萃取。固体利用热乙醇重结晶,得到中间体2-1。

1.6)合成中间体2-2

在氩气保护下,将中间体2-1(3.07g,14.7mmol)与产物1-1(5.00g,13.3mmol)和氢氧化钠(1.07g,26.7mmol)和120mL无水乙醇加入250mL烧瓶中,在50℃下反应10h。反应完毕后,将体系酸化48h。抽滤后利用乙酸乙酯重结晶。将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到中间体2-2。

1.7)合成中间体2-3

在氩气保护下,将产物2-2(5g,8.8mmol)、碳酸钾(2.44g,17.6mmol)、6-氯-1-己醇(1.19g,9.7mmol)和120mL DMF加入到250mL烧瓶中,70℃下反应48h。反应完毕后抽滤。利用二氯甲烷萃取后利用甲苯重结晶。将得到的固特放入真空烘箱干燥至恒重,得到中间体2-3。

1.8)合成液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano(M2)

将4-(烯丙氧基)苯甲酸(1.66g,9.3mmol)和二氯亚砜(2.47mL,34.0mmol)加入到250mL烧瓶中,在50℃下反应12h。反应完毕后,减压旋蒸脱除溶剂得到的油状液体。将油状液体、中间体2-3(5.66g,8.5mmol)溶于5mL吡啶与20mL氯仿的混合液中,50℃下反应48h。反应完毕后减压旋蒸脱除溶剂并将体系置于大量稀盐酸中酸化48h。粗产物利用柱层析法(洗脱剂为乙酸乙酯和正己烷)纯化得到液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano(M2)。

第二步,合成DPE-SiH与DPE-2SiH单体

2-1:合成聚合单体DPE-SiH

在无水无氧的氩气保护下,将甲基三苯基溴化膦(41.33g,115.4mmol)、叔丁醇钾(9.71g,86.5mmol)与100mL THF加入500mL烧瓶中,在-10℃下搅拌90min,体系变为明黄色。将100mL溶有BP-Br(15g,57.7mmol)的THF溶液滴加至反应体系中,搅拌60min后,升温至60℃,反应14h。反应完毕后,用10mL去离子水终止,乙酸乙酯及饱和食盐水萃取。粗产物利用柱层析法(洗脱剂为正己烷)纯化得到无色粘稠液体DPE-Br。

将DPE-Br(10.00g,38.8mmol)在300mL THF中搅拌均匀后,缓慢滴加到镁屑(3.72g,155.0mmol)中,加入碘粒引发格式反应,向其中加入二甲基氯硅烷(9.07g,96.9mmol)溶液,50℃下反应16h。用乙酸乙酯和饱和食盐水萃取。粗产物利用柱层析法(洗脱剂为正己烷)纯化得到无色粘稠液体DPE-SiH。

2-2:合成聚合单体DPE-2SiH

在无水无氧的氩气保护下,将甲基三苯基溴化膦(31.81g,88.8mmol)、叔丁醇钾(7.47g,66.6mmol)和270mL THF中,在-10℃下搅拌90min,体系变为明黄色。将200mL BP-2Br(15.00g,44.4mmol)的THF溶液滴加至反应体系中,在-10℃下搅拌12h。反应完毕后,用10mL去离子水终止,乙酸乙酯及饱和食盐水萃取。粗产物利用柱层析法(洗脱剂为正己烷)纯化得到白色固体DPE-2Br。

将镁屑(2.86g,119.1mmol)加入到500mL烧瓶中,将二甲基一氯硅烷(6.97g,74.4mmol)溶于120mL THF后,逐滴加入烧瓶中搅拌反应2h;将100mL溶有DPE-2Br(10g,29.8mmol)的THF溶液逐滴加入到上述体系中,55℃反应12h。将反应产物倒入正己烷中沉降,粗产物利用柱层析法(洗脱剂为乙酸乙酯和正己烷)纯化得到片状晶体DPE-2SiH。

第三步,合成周期序列可控硅氢功能化聚合物主链

3.1)合成周期共聚物p-P(D-2SiH/Ip)

反应需要在无水无氧的手套箱中进行,将DPE-2SiH(0.59g,2mmol)、6mL苯加入聚合瓶中,混合均匀,用密封注射器注入引发剂sec-BuLi(756μL,0.34mmol)。反应30分钟后,加入Ip(0.14g,2mmol)以及TMEDA(0.06g,0.34mmol)。在室温反应7d后,加入异丙醇终止反应。将反应溶液于大量甲醇中沉胶,抽滤后将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到周期共聚物主链p-P(D-2SiH/Ip)。最终得到周期共聚物主链p-P(D-2SiH/Ip),聚合物数均分子量为2.4kg·mol-1,分子量分布指数为1.19。

3.2)合成周期共聚物p-P(D-2SiH/St)

反应需要在无水无氧的手套箱中进行,将DPE-2SiH(0.59g,2mmol)、6mL苯加入聚合瓶中,混合均匀,用密封注射器注入引发剂sec-BuLi(756μL,0.34mmol)。反应30分钟后,加入St(0.21g,2mmol)。在室温反应3d后,加入异丙醇终止反应。将反应溶液于大量甲醇中沉胶,抽滤后将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到周期共聚物主链p-P(D-2SiH/St)。最终得到周期共聚物主链p-P(D-2SiH/St),聚合物数均分子量为3.3kg·mol-1,分子量分布指数为1.20。

3.3)合成周期共聚物p-P(D-SiH/Ip)

反应需要在无水无氧的手套箱中进行,将DPE-SiH(0.48g,2mmol)、6mL苯加入聚合瓶中,混合均匀,用密封注射器注入引发剂sec-BuLi(756μL,0.34mmol)。引发30分钟后,加入Ip(0.14g,2mmol)以及TMEDA(0.06g,0.34mmol)。在室温反应7d后,加入异丙醇终止反应。将反应溶液于大量甲醇中沉胶,抽滤后将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到周期共聚物主链p-P(D-SiH/Ip)。最终得到周期共聚物主链p-P(D-SiH/Ip),聚合物数均分子量为3.7kg·mol-1,分子量分布指数为1.23。

3.4)合成周期共聚物p-P(D-SiH/St)

反应需要在无水无氧的手套箱中进行,将DPE-SiH(0.48g,2mmol)、6mL苯加入聚合瓶中,混合均匀,用密封注射器注入引发剂sec-BuLi(756μL,0.34mmol)。引发30分钟后,加入St(0.21,2mmol)。在室温反应3d后,加入异丙醇终止反应。将反应溶液于大量甲醇中沉胶,抽滤后将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到周期共聚物主链p-P(D-SiH/St)。最终得到周期共聚物主链p-P(D-SiH/St),聚合物数均分子量为4.9kg·mol-1,分子量分布指数为1.30。

第四步,合成周期序列可控的侧链型液晶聚合物

4.1)合成侧链液晶高分子p-P(D-2SiH/Ip)-M1

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.2g周期共聚物主链p-P(D-2SiH/Ip)与第一步制备得到的0.82g液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入20mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加Karstedt催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在40℃下反应72h。反应结束后,除去溶剂。加入15mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入35mL无水乙醇,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-2SiH/Ip)-M1,含氰基二苯乙烯基聚合物的数均分子量为15.5kg·mol-1,分子量分布指数为1.17。

4.2)合成侧链液晶高分子p-P(D-2SiH/Ip)-M2

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.2g周期共聚物主链p-P(D-2SiH/Ip)与第一步制备得到的0.90g液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入20mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加Karstedt催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在50℃下反应96h。反应结束后,除去溶剂。加入15mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入35mL无水乙醚,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-2SiH/Ip)-M2,含氰基二苯乙烯基聚合物的数均分子量为17.2kg·mol-1,分子量分布指数为1.17。

4.3)合成侧链液晶高分子p-P(D-2SiH/St)-M1

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.2g周期共聚物主链p-P(D-2SiH/St)与第一步制备得到的0.72g液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入20mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加Karstedt催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在40℃下反应72h。反应结束后,除去溶剂。加入15mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入35mL无水乙醇,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-2SiH/St)-M1,含氰基二苯乙烯基聚合物的数均分子量为20.2kg·mol-1,分子量分布指数为1.20。

4.4)合成侧链液晶高分子p-P(D-2SiH/St)-M2

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.2g周期共聚物主链p-P(D-2SiH/St)与第一步制备得到的0.79g液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入20mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加Karstedt催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在40℃下反应72h。反应结束后,除去溶剂。加入15mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入35mL无水乙醚,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-2SiH/St)-M2,含氰基二苯乙烯基聚合物的数均分子量为23.1kg·mol-1,分子量分布指数为1.20。

4.5)合成侧链液晶高分子p-P(D-SiH/Ip)-M1

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.2g周期共聚物主链p-P(D-SiH/Ip)与第一步制备得到的0.49g液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入20mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加Karstedt催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在40℃下反应72h。反应结束后,除去溶剂。加入15mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入35mL无水乙醇,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-SiH/Ip)-M1,含氰基二苯乙烯基聚合物的数均分子量为14.4kg·mol-1,分子量分布指数为1.21。

4.6)合成侧链液晶高分子p-P(D-SiH/Ip)-M2

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.2g周期共聚物主链p-P(D-SiH/Ip)与第一步制备得到的0.54g液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入20mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加Karstedt催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在40℃下反应72h。反应结束后,除去溶剂。加入15mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入35mL无水乙醚,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-SiH/Ip)-M2,含氰基二苯乙烯基聚合物的数均分子量为15.2kg·mol-1,分子量分布指数为1.19。

4.7)合成侧链液晶高分子p-P(D-SiH/St)-M1

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.2g周期共聚物主链p-P(D-SiH/St)与第一步制备得到的0.43g液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入20mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加Karstedt催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在40℃下反应72h。反应结束后,除去溶剂。加入15mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入35mL无水乙醚,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-SiH/St)-M1,含氰基二苯乙烯基聚合物的数均分子量为19.8kg·mol-1,分子量分布指数为1.15。

4.8)合成侧链液晶高分子p-P(D-SiH/St)-M2

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.2g周期共聚物主链p-P(D-SiH/St)与第一步制备得到的0.48g液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入20mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加Karstedt催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在40℃下反应72h。反应结束后,除去溶剂。加入15mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入35mL无水乙醚,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-SiH/St)-M2,含氰基二苯乙烯基聚合物的数均分子量为21.1kg·mol-1,分子量分布指数为1.15。

实施例2:

第一步合成液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano与Vinyl-biphenyl-Cyano

1.1)中间体1-1的合成:

在氩气保护下,将1-溴代十八烷(5.00g,15.1mmol)、4-羟基苯甲醛(2.20g,18.1mmol)和无水碳酸钾(8.34g,60.4mmol)及200mL DMF加入到500mL三口烧瓶中,在105℃下反应24h。反应完成后,将体系倒入300mL 5%wt氢氧化钠溶液中,在室温下搅拌24h。抽滤后利用热乙醇重结晶。将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到中间体1-1。

1.2)中间体1-2的合成:

在氩气保护下,将中间体1-1(5.00g,13.4mmol),4-羟基苯乙腈(2.13g,16.0mmol),氢氧化钠(2.82g,53.6mmol)及200mL无水乙醇加入到500mL三口烧瓶中。在65℃下反应7h。反应完成后,将体系酸化24h。抽滤后利用乙酸乙酯重结晶。将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到中间体1-2。

1.3)中间体1-3的合成:

在氩气保护下,将中间体1-2(5.00g,10.2mmol)、6氯-1-己醇(1.50g,12.3mmol)和无水碳酸钾(5.632g,40.8mmol)及150mL DMF加入到500mL三口烧瓶中,在105℃下反应24h。反应完成后抽滤。二氯甲烷萃取后利用丙酮重结晶。将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到中间体1-3。

1.4)合成液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano:

将4-(烯丙氧基)苯甲酸(1.10g,6.1mmol)和氯化亚砜(2.22mL,30.6mmol)加入到250mL烧瓶中,在60℃下反应10h。反应完毕后,减压旋蒸脱除溶剂得到的油状液体。将油状液体、中间体1-3(3.00g,5.1mmol)、5mL吡啶与20mL氯仿加入烧瓶中,在60℃下反应24h。反应完毕后减压旋蒸脱除溶剂并将体系置于大量稀盐酸中酸化12h。粗产物利用柱层析法(洗脱剂为乙酸乙酯和正己烷)纯化得到液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano(M1)。

1.5)合成中间体2-1

在氩气保护下,将对羟基苯硼酸(3.00g,21.7mmol)、对溴苯乙腈(5.1g,26.1mmol)和Pd(PPh3)4(0.1g,0.08mmol)溶于60mL的THF中加入到250mL烧瓶中,加入2M 30mL的碳酸钠(6.4g,60mmol)溶液,在75℃下反应24h。反应完毕后,将体系酸化24h并用饱和食盐水和乙酸乙酯萃取。固体利用热乙醇重结晶,得到中间体2-1。

1.6)合成中间体2-2

在氩气保护下,将中间体2-1(0.86g,4.1mmol)与产物1-1(3.00g,4.9mmol)和氢氧化钠(0.80g,20.0mmol)和90mL无水乙醇加入250mL烧瓶中,在65℃下反应7h。反应完毕后,将体系酸化24h。抽滤后利用乙酸乙酯重结晶。将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到中间体2-2。

1.7)合成中间体2-3

在氩气保护下,将产物2-2(3.00g,5.3mmol)、碳酸钾(1.83g,13.3mmol)、6-氯-1-己醇(0.78g,6.4mmol)和120mLDMF加入到250mL烧瓶中,105℃下反应24h。反应完毕后抽滤。利用二氯甲烷萃取后利用甲苯重结晶。将得到的固特放入真空烘箱干燥至恒重,得到中间体2-3。

1.8)合成液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano(M2)

将4-(烯丙氧基)苯甲酸(0.80g,4.5mmol)和二氯亚砜(1.31mL,18.0mmol)加入到250mL烧瓶中,在60℃下反应10h。反应完毕后,减压旋蒸脱除溶剂得到的油状液体。将油状液体、中间体1-3(2.5g,3.7mmol)溶于5mL吡啶与20mL氯仿的混合液中,60℃下反应24h。反应完毕后减压旋蒸脱除溶剂并将体系置于大量稀盐酸中酸化24h。粗产物利用柱层析法(洗脱剂为乙酸乙酯和正己烷)纯化得到液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano(M2)。

第二步,合成DPE-SiH与DPE-2SiH单体

2-1:合成聚合单体DPE-SiH

在无水无氧的氩气保护下,将甲基三苯基溴化膦(41.34g,115.4mmol)、叔丁醇钾(8.63g,76.9mmol)与200mL THF加入1000mL烧瓶中,在-5℃下搅拌75min,体系变为明黄色。将100mL BP-Br(10.00g,38.5mmol)的THF溶液滴加至反应体系中,搅拌45min后,升温至55℃,反应13h。反应完毕后,用8mL去离子水终止,乙酸乙酯及饱和食盐水萃取。粗产物利用柱层析法(洗脱剂为正己烷)纯化得到无色粘稠液体DPE-Br。

将DPE-Br(5.00g,19.4mmol)在100mLTHF中搅拌均匀后,缓慢滴加到镁屑(2.33g,96.9mmol)中,加入碘粒引发格式反应,向其中加入二甲基氯硅烷(5.44g,58.1mmol)溶液,50℃下反应16h。用乙酸乙酯和饱和食盐水萃取。粗产物利用柱层析法(洗脱剂为正己烷)纯化得到无色粘稠液体DPE-SiH。

2-2:合成聚合单体DPE-2SiH

在无水无氧的氩气保护下,将甲基三苯基溴化膦(31.80g,88.8mmol)、叔丁醇钾(6.64g,59.2mmol)和360mL THF中,在-10℃下搅拌75min,体系变为明黄色。将200mL BP-2Br(10g,29.6mmol)的THF溶液滴加至反应体系中,在-5℃下搅拌12h。反应完毕后,用10mL去离子水终止,乙酸乙酯及饱和食盐水萃取。粗产物利用柱层析法(洗脱剂为正己烷)纯化得到白色固体DPE-2Br。

将镁屑(1.79g,74.4mmol)加入到500mL烧瓶中,将二甲基一氯硅烷(4.18g,44.6mmol)溶于120mLTHF后,逐滴加入烧瓶中搅拌反应2h;将100mL溶有DPE-2Br(5g,14.9mmol)的THF溶液逐滴加入到上述体系中,60℃反应12h。将反应产物倒入正己烷中沉降,粗产物利用柱层析法(洗脱剂为乙酸乙酯和正己烷)纯化得到片状晶体DPE-2SiH。

第三步,合成周期序列可控硅氢功能化聚合物主链

3.1)合成周期共聚物p-P(D-2SiH/Ip)

反应需要在无水无氧的手套箱中进行,将DPE-2SiH(0.44g,1.5mmol)、6mL苯加入聚合瓶中,混合均匀,用密封注射器注入引发剂n-BuLi(378μL,0.17mmol)。反应30分钟后,加入Ip(0.2g,3mmol)以及TMEDA(0.04g,0.22mmol)。在室温反应7d后,加入异丙醇终止反应。将反应溶液于大量甲醇中沉胶,抽滤后将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到周期共聚物主链p-P(D-2SiH/Ip)。

3.2)合成周期共聚物p-P(D-2SiH/St)

反应需要在无水无氧的手套箱中进行,将DPE-2SiH(0.44g,1.5mmol)、6mL苯加入聚合瓶中,混合均匀,用密封注射器注入引发剂n-BuLi(756μL,0.34mmol)。反应30分钟后,加入St(0.31g,3mmol)。在室温反应3d后,加入异丙醇终止反应。将反应溶液于大量甲醇中沉胶,抽滤后将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到周期共聚物主链p-P(D-2SiH/St)。

3.3)合成周期共聚物p-P(D-SiH/Ip)

反应需要在无水无氧的手套箱中进行,将DPE-SiH(0.3g,1.5mmol)、6mL苯加入聚合瓶中,混合均匀,用密封注射器注入引发剂n-BuLi(378μL,0.17mmol)。引发30分钟后,加入Ip(0.2,3mmol)以及TMEDA(0.04g,0.22mmol)。在室温反应7d后,加入异丙醇终止反应。将反应溶液于大量甲醇中沉胶,抽滤后将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到周期共聚物主链p-P(D-SiH/Ip)。

3.4)合成周期共聚物p-P(D-SiH/St)

反应需要在无水无氧的手套箱中进行,将DPE-SiH(0.3g,1.5mmol)、6mL苯加入聚合瓶中,混合均匀,用密封注射器注入引发剂n-BuLi(378μL,0.17mmol)。引发30分钟后,加入St(0.31g,3mmol)。在室温反应3d后,加入异丙醇终止反应。将反应溶液于大量甲醇中沉胶,抽滤后将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到周期共聚物主链p-P(D-SiH/St)。

第四步,合成周期序列可控的侧链型液晶聚合物

4.1)合成侧链液晶高分子p-P(D-2SiH/Ip)-M1

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.15g周期共聚物主链p-P(D-2SiH/Ip)与第一步制备得到的0.92g液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入40mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加氯铂酸催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在60℃下反应48h。反应结束后,除去溶剂。加入15mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入35mL无水乙醇,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-2SiH/Ip)-M1

4.2)合成侧链液晶高分子p-P(D-2SiH/Ip)-M2

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.15g周期共聚物主链p-P(D-2SiH/Ip)与第一步制备得到的1.02g液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入40mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加氯铂酸催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在60℃下反应48h。反应结束后,除去溶剂。加入15mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入35mL无水乙醚,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-2SiH/Ip)-M2

4.3)合成侧链液晶高分子p-P(D-2SiH/St)-M1

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.15g周期共聚物主链p-P(D-2SiH/St)与第一步制备得到的0.72g液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入20mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加氯铂酸催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在40℃下反应72h。反应结束后,除去溶剂。加入15mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入35mL无水乙醇,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-2SiH/St)-M1

4.4)合成侧链液晶高分子p-P(D-2SiH/St)-M2

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.15g周期共聚物主链p-P(D-2SiH/Ip)与第一步制备得到的0.89g液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入40mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加氯铂酸催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在60℃下反应48h。反应结束后,除去溶剂。加入15mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入35mL无水乙醚,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-2SiH/St)-M2

4.5)合成侧链液晶高分子p-P(D-SiH/Ip)-M1

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.15g周期共聚物主链p-P(D-SiH/Ip)与第一步制备得到的0.55g液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入40mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加氯铂酸催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在60℃下反应48h。反应结束后,除去溶剂。加入15mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入35mL无水乙醇,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-SiH/Ip)-M1

4.6)合成侧链液晶高分子p-P(D-SiH/Ip)-M2

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.15g周期共聚物主链p-P(D-SiH/Ip)与第一步制备得到的0.61g液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入40mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加氯铂酸催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在60℃下反应48h。反应结束后,除去溶剂。加入15mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入35mL无水乙醚,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-SiH/Ip)-M2

4.7)合成侧链液晶高分子p-P(D-SiH/St)-M1

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.15g周期共聚物主链p-P(D-SiH/St)与第一步制备得到的0.49g液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入40mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加氯铂酸催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在60℃下反应48h。反应结束后,除去溶剂。加入15mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入35mL无水乙醚,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-SiH/St)-M1

4.8)合成侧链液晶高分子p-P(D-SiH/St)-M2

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.15g周期共聚物主链p-P(D-SiH/St)与第一步制备得到的0.54g液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入40mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加氯铂酸催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在60℃下反应48h。反应结束后,除去溶剂。加入15mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入35mL无水乙醚,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-SiH/St)-M2

实施例3

第一步合成液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano与Vinyl-biphenyl-Cyano

1.1)中间体1-1的合成:

在氩气保护下,将1-溴代十八烷(3.00g,9.0mmol)、4-羟基苯甲醛(1.43g,11.7mmol)和无水碳酸钾(3.74g,27.1mmol)及200mL DMF加入到500mL三口烧瓶中,在140℃下反应10h。反应完成后,将体系倒入300mL 5%wt氢氧化钠溶液中,在室温下搅拌6h。抽滤后利用热乙醇重结晶。将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到中间体1-1。

1.2)中间体1-2的合成:

在氩气保护下,将中间体1-1(3.00g,8.0mmol),4-羟基苯乙腈(1.39g,10.4mmol),氢氧化钠(0.96g,24.0mmol)及200mL无水乙醇加入到500mL三口烧瓶中。在80℃下反应3h。反应完成后,将体系酸化6h。抽滤后利用乙酸乙酯重结晶。将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到中间体1-2。

1.3)中间体1-3的合成:

在氩气保护下,将中间体1-2(3.00g,6.1mmol)、6氯-1-己醇(0.97g,8.0mmol)和无水碳酸钾(2.54g,18.4mmol)及150mL DMF加入到250mL三口烧瓶中,在140℃下反应10h。反应完成后抽滤。二氯甲烷萃取后利用丙酮重结晶。将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到中间体1-3。

1.4)合成液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano:

将4-(烯丙氧基)苯甲酸(0.39g,2.2mmol)和氯化亚砜(0.80mL,11.0mmol)加入到250mL烧瓶中,在70℃下反应6h。反应完毕后,减压旋蒸脱除溶剂得到的油状液体。将油状液体、中间体1-3(1.00g,1.7mmol)、5mL吡啶与20mL氯仿加入烧瓶中,在70℃下反应6h。反应完毕后减压旋蒸脱除溶剂并将体系置于大量稀盐酸中酸化6h。粗产物利用柱层析法(洗脱剂为乙酸乙酯和正己烷)纯化得到液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano(M1)。

1.5)合成中间体2-1

在氩气保护下,将对羟基苯硼酸(2.00g,14.4mmol)、对溴苯乙腈(3.67g,18.8mmol)和Pd(PPh3)4(0.1g,0.08mmol)溶于60mL的THF中加入到250mL烧瓶中,加入2M30mL的碳酸钠(6.4g,60mmol)溶液,在90℃下反应10h。反应完毕后,将体系酸化6h并用饱和食盐水和乙酸乙酯萃取。固体利用热乙醇重结晶,得到中间体2-1。

1.6)合成中间体2-2

在氩气保护下,将中间体2-1(1.45g,6.9mmol)与产物1-1(2.00g,5.3mmol)和氢氧化钠(0.64g,16.0mmol)和90mL无水乙醇加入250mL烧瓶中,在80℃下反应3h。反应完毕后,将体系酸化6h。抽滤后利用乙酸乙酯重结晶。将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到中间体2-2。

1.7)合成中间体2-3

在氩气保护下,将产物2-22.00g,3.5mmol)、碳酸钾(1.46g,1.1mmol)、6-氯-1-己醇(0.56g,4.6mmol)和80mLDMF加入到250mL烧瓶中,140℃下反应10h。反应完毕后抽滤。利用二氯甲烷萃取后利用甲苯重结晶。将得到的固特放入真空烘箱干燥至恒重,得到中间体2-3。

1.8)合成液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano(M2)

将4-(烯丙氧基)苯甲酸(0.52g,4.5mmol)和二氯亚砜(1.10mL,18.0mmol)加入到250mL烧瓶中,在70℃下反应6h。反应完毕后,减压旋蒸脱除溶剂得到的油状液体。将油状液体、中间体1-3(2.5g,3.7mmol)溶于5mL吡啶与20mL氯仿的混合液中,70℃下反应6h。反应完毕后减压旋蒸脱除溶剂并将体系置于大量稀盐酸中酸化6h。粗产物利用柱层析法(洗脱剂为乙酸乙酯和正己烷)纯化得到液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano(M2)。

第二步,合成DPE-SiH与DPE-2SiH单体

2-1:合成聚合单体DPE-SiH

在无水无氧的氩气保护下,将甲基三苯基溴化膦(27.56g,76.9mmol)、叔丁醇钾(6.47g,57.7mmol)与200mL THF加入1000mL烧瓶中,在0℃下搅拌90min,体系变为明黄色。将100mL BP-Br(5.00g,19.2mmol)的THF溶液滴加至反应体系中,搅拌60min后,升温至60℃,反应12h。反应完毕后,用10mL去离子水终止,乙酸乙酯及饱和食盐水萃取。粗产物利用柱层析法(洗脱剂为正己烷)纯化得到无色粘稠液体DPE-Br。

将DPE-Br(3.00g,11.6mmol)在100mLTHF中搅拌均匀后,缓慢滴加到镁屑(1.67g,69.8mmol)中,加入碘粒引发格式反应,向其中加入二甲基氯硅烷(4.35g,46.5mmol)溶液,20℃下反应25h。用乙酸乙酯和饱和食盐水萃取。粗产物利用柱层析法(洗脱剂为正己烷)纯化得到无色粘稠液体DPE-SiH。

2-2:合成聚合单体DPE-2SiH

在无水无氧的氩气保护下,将甲基三苯基溴化膦(21.2g,59.2mmol)、叔丁醇钾(4.98g,44.4mmol)和360mL THF中,在0℃下搅拌90min,体系变为明黄色。将200mL BP-2Br(5.00g,14.8mmol)的THF溶液滴加至反应体系中,在0℃下搅拌12h。反应完毕后,用10mL去离子水终止,乙酸乙酯及饱和食盐水萃取。粗产物利用柱层析法(洗脱剂为正己烷)纯化得到白色固体DPE-2Br。

将镁屑(1.29g,53.6mmol)加入到500mL烧瓶中,将二甲基一氯硅烷(3.34,35.7mmol)溶于120mLTHF后,逐滴加入烧瓶中搅拌反应2h;将100mL溶有DPE-2Br(3.00g,8.9mmol)的THF溶液逐滴加入到上述体系中,65℃反应12h。将反应产物倒入正己烷中沉降,粗产物利用柱层析法(洗脱剂为乙酸乙酯和正己烷)纯化得到片状晶体DPE-2SiH。

第三步,合成周期序列可控硅氢功能化聚合物主链

3.1)合成周期共聚物p-P(D-2SiH/Ip)

反应需要在无水无氧的手套箱中进行,将DPE-2SiH(0.59g,2mmol)、8mL苯加入聚合瓶中,混合均匀,用密封注射器注入引发剂sec-BuLi(236μL,0.1mmol)。反应30分钟后,加入Ip(0.56,8mmol)以及TMEDA(0.03g,0.15mmol)。在室温反应7d后,加入异丙醇终止反应。将反应溶液于大量甲醇中沉胶,抽滤后将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到周期共聚物主链p-P(D-2SiH/Ip)。

3.2)合成周期共聚物p-P(D-2SiH/St)

反应需要在无水无氧的手套箱中进行,将DPE-2SiH(0.59g,2mmol)、8mL苯加入聚合瓶中,混合均匀,用密封注射器注入引发剂sec-BuLi(236μL,0.1mmol)。反应30分钟后,加入St(0.84g,8mmol)。在室温反应3d后,加入异丙醇终止反应。将反应溶液于大量甲醇中沉胶,抽滤后将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到周期共聚物主链p-P(D-2SiH/St)。

3.3)合成周期共聚物p-P(D-SiH/Ip)

反应需要在无水无氧的手套箱中进行,将DPE-SiH(0.48g,2mmol)、8mL苯加入聚合瓶中,混合均匀,用密封注射器注入引发剂sec-BuLi(236μL,0.1mmol)。引发30分钟后,加入Ip(0.54g,8mmol)以及TMEDA(0.03g,0.15mmol)。在室温反应7d后,加入异丙醇终止反应。将反应溶液于大量甲醇中沉胶,抽滤后将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到周期共聚物主链p-P(D-SiH/Ip)。

3.4)合成周期共聚物p-P(D-SiH/St)

反应需要在无水无氧的手套箱中进行,将DPE-SiH(0.48g,2mmol)、8mL苯加入聚合瓶中,混合均匀,用密封注射器注入引发剂sec-BuLi(236μL,0.1mmol)。引发30分钟后,加入St(0.84g,8mmol)。在室温反应3d后,加入异丙醇终止反应。将反应溶液于大量甲醇中沉胶,抽滤后将得到的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到周期共聚物主链p-P(D-SiH/St)。

第四步,合成周期序列可控的侧链型液晶聚合物

4.1)合成侧链液晶高分子p-P(D-2SiH/Ip)-M1

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.1g周期共聚物主链p-P(D-2SiH/Ip)与第一步制备得到的0.82g液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入50mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加Karstedt催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在80℃下反应24h。反应结束后,除去溶剂。加入8mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入30mL无水乙醇,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-2SiH/Ip)-M1

4.2)合成侧链液晶高分子p-P(D-2SiH/Ip)-M2

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.1g周期共聚物主链p-P(D-2SiH/Ip)与第一步制备得到的0.91g液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入50mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加Karstedt催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在80℃下反应24h。反应结束后,除去溶剂。加入8mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入30mL无水乙醚,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-2SiH/Ip)-M2

4.3)合成侧链液晶高分子p-P(D-2SiH/St)-M1

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.1g周期共聚物主链p-P(D-2SiH/St)与第一步制备得到的0.72g液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入20mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加Karstedt催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在80℃下反应24h。反应结束后,除去溶剂。加入8mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入30mL无水乙醇,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-2SiH/St)-M1

4.4)合成侧链液晶高分子p-P(D-2SiH/St)-M2

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.1g周期共聚物主链p-P(D-2SiH/Ip)与第一步制备得到的0.79g液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入40mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加Karstedt催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在80℃下反应24h。反应结束后,除去溶剂。加入8mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入30mL无水乙醚,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-2SiH/St)-M2

4.5)合成侧链液晶高分子p-P(D-SiH/Ip)-M1

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.1g周期共聚物主链p-P(D-SiH/Ip)与第一步制备得到的0.49g液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入50mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加Karstedt催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在80℃下反应24h。反应结束后,除去溶剂。加入8mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入30mL无水乙醇,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-SiH/Ip)-M1

4.6)合成侧链液晶高分子p-P(D-SiH/Ip)-M2

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.1g周期共聚物主链p-P(D-SiH/Ip)与第一步制备得到的0.54g液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入50mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加Karstedt催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在80℃下反应24h。反应结束后,除去溶剂。加入8mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入30mL无水乙醚,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-SiH/Ip)-M2

4.7)合成侧链液晶高分子p-P(D-SiH/St)-M1

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.1g周期共聚物主链p-P(D-SiH/St)与第一步制备得到的0.43g液晶单体Vinyl-phenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入40mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加Karstedt催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在80℃下反应24h。反应结束后,除去溶剂。加入8mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入30mL无水乙醚,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-SiH/St)-M1

4.8)合成侧链液晶高分子p-P(D-SiH/St)-M2

在脱除水氧的密闭手套箱中,将第三步制备得到的0.1g周期共聚物主链p-P(D-SiH/St)与第一步制备得到的0.48g液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano置于安瓿瓶中,加入50mL无水无氧处理后的甲苯,搅拌均匀后,滴加Karstedt催化剂3滴。

将安瓿瓶密封后,从手套箱中取出。在80℃下反应24h。反应结束后,除去溶剂。加入8mL THF溶解旋干的固体,在溶液中加入30mL无水乙醚,离心五次洗去过量的液晶单体Vinyl-biphenyl-Cyano。将残余的固体放入真空烘箱干燥至恒重,得到具有聚集诱导发光的周期共聚物p-P(D-SiH/St)-M2

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式,但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制,应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些均属于本发明的保护范围。

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