Полидиацетилены
Полидиацетилены ( ПДА ) представляют собой семейство проводящих полимеров, тесно связанных с полиацетиленом . Они создаются в результате 1,4-топохимической полимеризации диацетиленов. Они имеют множество применений: от создания органических пленок до иммобилизации других молекул. [1]
История
[ редактировать ]Первым полидиацетиленом, открытым Герхардом Вегнером в 1969 году, был поли(1,6-бисгидроксигекса-2,4-диацетилен). Это было достигнуто путем воздействия на кристаллы 1,6-бисгидроксигекса-2,4-диина ультрафиолетового света. . [2] Предполагалось, что полимеризация происходит из-за пространственного расположения диинов в кристалле, но это не было подтверждено до 1972 года, когда Раймонд Х. Боуман ввёл термин «топохимическая полимеризация» для описания полимеризации, обусловленной пространственным расположением, и выдвинул пространственные требования, необходимые для такая полимеризация. [3]
Синтез
[ редактировать ]
Синтез полидиацетиленов происходит путем топохимической полимеризации 1,3-диинов. Обычно это должно происходить в твердом состоянии, поскольку многие диины в растворе подвергаются как 1,2-, так и 1,4-полимеризации – так обстоит дело с дииодбутадиеном. [4] и другие диины с электроноакцепторными заместителями. Идеальное расположение диинов в твердом состоянии - это повторяющееся расстояние 5 Å, угол наклона 45 ° и расстояние 3,5 Å между C1 одного мономера и C4 соседнего мономера диина. [3]
Обычно полимеризация сопровождается изменением цвета из-за наличия протяженной π-системы . Кроме того, многие PDA демонстрируют термохромизм, вызванный скручиванием основной цепи полимера, изменяющим количество сопряжений в системе. [5] В зависимости от структуры мономера полученный ПДА может иметь интересные свойства, такие как образование везикул или трубчатой структуры. [6]
Хроматический переход от синей к красной фазе PDA вызван электронной структурой основной цепи PDA, которая характеризуется альтернативной двойной углеродной связью и тройной углеродной связью. При воздействии внешних раздражителей, таких как термические, химические и механические раздражители, эффект сопряжения придаст хроматические свойства материалу этого типа. Что касается чистых или «собственных» PDA, фазовый переход от синего к красному необратим, однако, если головные группы боковой цепи PDA усилены другой структурой, например, хелатированием с наночастицами оксидов металлов, это может обеспечить устойчивость позвоночника к обратимому изменению цвета. [7] Несколько недавних исследований с помощью моделирования DFT показали, что хроматические свойства можно изменить, регулируя структуры боковой цепи PDA. [8] Благодаря развитию технологии изготовления тонких пленок, такой как струйная печать, КПК можно будет наносить на различные материалы-подложки в качестве многофункциональных датчиков, например, каптоновые пленки, алюминиевую фольгу или даже обычную бумагу. [9] [10]
Чжу и др. недавно опубликовали статью о синтезе полидиацетилена с использованием медного катализатора. Это первое сообщение о синтезе полидиацетиленов в растворной фазе. [11]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Реппи, Мэри А.; Пиндзола, Брэдфорд А. (2007). «Биозондирование полидиацетиленовых материалов: структура, оптические свойства и применение». Химические коммуникации (42): 4317–38. дои : 10.1039/b703691d . ПМИД 17957278 .
- ^ Вегнер, Герхард (1969), «Топохимические реакции мономеров с сопряженными тройными связями / Тохимические реакции мономеров с сопряженными тройными связями», Zeitschrift für Naturforschung B , 24 (7): 824–832, doi : 10.1515/znb-1969-0708 , S2CID 98080997
- ^ Jump up to: а б Боман, Раймонд Х. (1972), «Полимеризация диацетиленов в твердом состоянии», Журнал прикладной физики , 43 (11): 4362–4378, Бибкод : 1972JAP....43.4362B , doi : 10.1063/1.1660929
- ^ Ло, Лян; Вильгельм, Кристофер; Сунь, Айу; Грей, Клэр П.; Лаухер, Джозеф В.; Горофф, Нэнси С. (2008), «Поли(дииоддиацетилен): получение, выделение и полная характеристика очень простого поли(диацетилена)», Журнал Американского химического общества , 130 (24): 7702–7709, doi : 10.1021/ja8011403 , PMID 18489101
- ^ Сюэмэй Сунь; Тао Чен; Саньцин Хуан; Ли Ли; Хуэйшэн Пэн (2010). «Хроматический полидиацетилен с новой чувствительностью». хим. Соц. Преподобный . 39 (11): 4244–4257. дои : 10.1039/C001151G . ПМИД 20877863 . S2CID 5317564 .
- ^ Сюй, Те-Юнг; Фаулер, Фрэнк В.; Лаухер, Джозеф (2012), «Приготовление и структура трубчатого аддитивного полимера: настоящая синтетическая нанотрубка», Журнал Американского химического общества , 134 (1): 142–145, doi : 10.1021/ja209792f , PMID 22168532
- ^ Ву, Эйд; Бек, Кристиан; Федеричи, Джон; Икбал, Зафар (3 сентября 2013 г.). «Термохромизм в нанокомпозитах полидиацетилен-ZnO». Дж. Физ. хим. С. 117 (38): 19593–19600. дои : 10.1021/jp403939p .
- ^ Ву, Эйд; Гу, Юань; Тянь, Хуэйцюань; Федеричи, Джон; Икбал, Зафар (12 августа 2014 г.). «Влияние длины алкильной цепи на химическое восприятие полидиацетилена и нанокомпозитов полидиацетилен/ZnO». Коллоид Полим Науч . 292 (12): 3137–3146. дои : 10.1007/s00396-014-3365-y . S2CID 95537167 .
- ^ Ву, Эйд; Гу, Юань; Бек, Кристиан; Икбал, Зафар; Федеричи, Джон (28 ноября 2013 г.). «Двусторонний хроматический датчик, изготовленный методом струйной печати TCDA-ZnO на бумажной подложке». Сенсорный привод B-Chem . 193 : 10–18. дои : 10.1016/j.snb.2013.10.130 .
- ^ Ву, Эйд; Гу, Юань; Старву, Константино; Казерани, Хамед; Федеричи, Джон; Икбал, Зафар (8 июля 2014 г.). «Струйная печать колориметрически контролируемых и обратимых композитов поли-PCDA/ZnO». Сенсорный привод B-Chem . 203 : 320–326. дои : 10.1016/j.snb.2014.06.132 .
- ^ Сунь, Хань-Ли; Лю, Да-Ци; Ван, Цзюнь-Цзе; Лю, Синчэн; Доу, Цзинь-Ху; 2022). «Синтез полидиинов посредством неожиданной последовательности димеризации/полимеризации C3-пропаргиловых электрофилов» . Журнал Американского химического общества . 144 (19): 8807–8817. doi : 10.1021/jacs.2c02816 .