熒光聚合物的制備及表征開(kāi)題報(bào)告書(shū)

1、.1開(kāi)題報(bào)告題目:熒光聚合物的制備及表征1畢業(yè)設(shè)計(jì)綜述1.1題目背景和意義熒光物質(zhì)是指該物質(zhì)在受到紫外光等能量激發(fā)后，電子能從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，然后通過(guò)輻射衰變釋放出光子回復(fù)到基態(tài)，并將此前所吸收的能量釋放出來(lái)而產(chǎn)生熒光。熒光物質(zhì)中的大多數(shù)分子在常態(tài)下處于基態(tài)，即最低振動(dòng)能級(jí)狀態(tài)，當(dāng)被紫外光等光線照射時(shí)，該物質(zhì)的分子吸收與它所具有的特征頻率相一致的光線，從原來(lái)的基態(tài)能級(jí)躍遷至第一電子激發(fā)態(tài)或第二電子激發(fā)態(tài)中各個(gè)不同振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。電子吸收光子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)后，壽命是有限的，激發(fā)能會(huì)很快地消失，回到基態(tài)。熒光物質(zhì)的熒光特性通常用熒光發(fā)射光譜表示，由于發(fā)射熒光前有一局部能量被消耗掉，熒光發(fā)

2、射光的能量通常比吸收的能量小，發(fā)射的特征波長(zhǎng)比吸收光的特征波長(zhǎng)要長(zhǎng)1。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)熒光的研究越來(lái)越多，熒光物質(zhì)的應(yīng)用圍越來(lái)越廣。熒光物質(zhì)除用作染料外，還在光學(xué)增白劑、光氧化劑、涂料、化學(xué)及生化分析、太陽(yáng)能捕集器、防偽標(biāo)記、藥物示蹤及激光等領(lǐng)域得到了更廣泛的應(yīng)用。其中超支化聚合物的研究最為廣泛。超支化聚合物作為重要的高分子材料，其構(gòu)造介于線形聚合物和樹(shù)枝狀聚合物之間，具有低粘度、高流變性、良好的溶解性以及分子鏈末端帶有大量的官能團(tuán)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于其合本錢(qián)錢(qián)低，且合成方法簡(jiǎn)單，所以有比較大的應(yīng)用潛力。對(duì)其合成方法的深入研究、制備出新型的超支化聚合物以對(duì)其進(jìn)展深入研究，已經(jīng)成為高分子領(lǐng)

3、域中的一個(gè)重要研究方向2。常用的超支化聚合方法有：縮聚反響；開(kāi)環(huán)聚合反響3；自縮合乙烯基聚合反響4(SCVP)；A2+B3型單體的聚合反響等。熒光聚合物的合成通常有兩種方法5：(1)是先合成熒光單體，然后進(jìn)展均聚或共聚反響得熒光高分子材料。其弊端是熒光單體構(gòu)造復(fù)雜，提純困難，難以獲得性能好且具有高分子量的聚合物。(2)通過(guò)官能團(tuán)的反響，用熒光物質(zhì)對(duì)聚合物進(jìn)展化學(xué)改性而制得。其缺點(diǎn)是很難使聚合物每個(gè)反響基團(tuán)都進(jìn)展化學(xué)反響，其改性的轉(zhuǎn)化率各不一樣。對(duì)每一類(lèi)熒光高分子材料，我們需要選擇適宜的熒光基團(tuán)，同時(shí)選擇適宜的合成方法才能制備得到性能優(yōu)異的熒光材料。另外，pH值、熒光基團(tuán)的濃度，聚合物構(gòu)造以及溶

4、劑等因素對(duì)于聚合物的熒光性能都具有較大的影響6。其中含有叔胺的小分子熒光性質(zhì)已被廣泛的研究，研究說(shuō)明其熒光極易發(fā)生淬滅7。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，具有叔胺支化單元的超支化聚合物可以保存叔胺生色團(tuán)較高的熒光效率，超支化聚合物中叔胺氮原子與鉆石中氮原子一樣具有較強(qiáng)的熒光8，且該生色團(tuán)只在超支化聚合物的部區(qū)域可以發(fā)出較強(qiáng)的熒光9。此外，超支化聚合物還在其他方面顯示出它的應(yīng)用價(jià)值，如粘合劑、別離介質(zhì)、液晶材料、傳感器、非線性光學(xué)材料、分子印碼、單細(xì)胞反響器、催化劑和酶的載體、聚電解質(zhì)溶液、熱固性涂料、工程塑料等。總之，隨著對(duì)超支化聚合物研究的深入和開(kāi)展，這類(lèi)聚合物應(yīng)用前景必將越來(lái)越廣闊10。1.2研究目的和意義

5、聚乙烯亞胺(Polyethyleneimine PEI)11-16，是一種水溶性的陽(yáng)離高分子聚合物，有許多獨(dú)特的性質(zhì)：(1)很好的水溶性、高附著性和吸附性，能夠與不同的物質(zhì)相結(jié)合。(2)陽(yáng)離子性。在水中以聚陽(yáng)離子形態(tài)存在，能夠中和和吸附所有陰離子物質(zhì)，螯合重金屬離子，可應(yīng)用于金屬離子的吸附別離、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。另外，PEI在轉(zhuǎn)基因領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用，它與DNA間的靜電作用可壓縮DNA形成復(fù)合物，有利于DNA跨細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞核表達(dá)。(3)高反響性。由于具有活潑性的伯胺和仲胺，能夠與醛基、環(huán)氧基、羧基等基團(tuán)反響17?？梢?jiàn)，具有熒光標(biāo)記功能的聚乙烯亞胺的應(yīng)用圍將更加廣泛。研究說(shuō)明它本身具有較弱的熒

6、光性能，但在其分子鏈上接上一些小分子后，可大大增強(qiáng)其熒光性能。因此，本文將利用具有良好生物相容性的檸檬酸通過(guò)酰胺化反響對(duì)其構(gòu)造改性，來(lái)提高聚乙烯亞胺的熒光性能，增強(qiáng)其熒光標(biāo)記功能，以擴(kuò)大其應(yīng)用圍。2主要容及采用方法和措施2.1主要容通過(guò)具有良好相容性的檸檬酸來(lái)改性聚乙烯亞胺而提高它的熒光性能，用4-(4,6-二甲氧基三嗪)-4-甲基嗎啉鹽酸鹽DMTMM為活化劑使-COOH活化，而形成具有網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造的熒光聚合物。通過(guò)紅外、紫外、元素分析、核磁共振氫譜、Zeta電位等，比照各種濃度反響的效果，影響熒光量子產(chǎn)率的因素，提出反響機(jī)理，以及形成新的熒光聚合物體系。2.2研究方案以聚乙烯亞胺與檸檬酸為單體設(shè)

7、聚乙烯亞胺分子量為1800，n為6mmol，一條鏈上有六個(gè)-NH2，與一個(gè)檸檬酸中的-COOH反響，無(wú)水嗎啉乙磺酸MES為緩沖液，4-(4,6-二甲氧基三嗪)-4-甲基嗎啉鹽酸鹽DMTMM為活化劑，通過(guò)酰胺化反響制備熒光聚合物。并探究聚合物網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造的組成、不同濃度的檸檬酸、溫度、熒光量子產(chǎn)率等因素對(duì)聚合物熒光性能的影響。2.3 熒光聚合物的合成圖1 聚乙烯亞胺與檸檬酸的合成過(guò)程2.4研究方法比較法：配置檸檬酸不同的濃度比例，觀察其對(duì)熒光發(fā)光強(qiáng)度的影響； 配置一樣濃度的檸檬酸與蘋(píng)果酸合成不同交聯(lián)密度的聚合物，觀察對(duì)熒光強(qiáng)度的影響。 合成產(chǎn)物鑒定與測(cè)定：紅外、紫外、元素分析、核磁共振氫譜、Zeta

8、電位等。3 重點(diǎn)及難點(diǎn) 以及前期工作1重點(diǎn)對(duì)聚乙烯亞胺與檸檬酸合成的聚合物熒光性能的表征：1吸收光譜；2熒光性能的測(cè)定：通過(guò)激發(fā)光譜和發(fā)射光譜；3熒光量子產(chǎn)率的測(cè)定；4Zeta定位。2難點(diǎn)1聚乙烯亞胺量的選取與配比。通過(guò)紫外、核磁等方式確定其熒光聚合物的網(wǎng)狀構(gòu)造。2確定熒光聚合物的發(fā)光機(jī)制。3前期工作包括1閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，探究相關(guān)反響的可行性以及局部藥品的提前制備；2熟悉實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)儀器并熟悉一些簡(jiǎn)單操作如紅外、紫外、元素分析、核磁共振、Zeta電位等；3完成聚乙烯亞胺與檸檬酸的合成。4工作方案及進(jìn)度方案4.1工作方案熒光聚合物聚乙烯亞胺與檸檬酸PEI-CA的合成：1在燒杯中參加0.315g1.

9、5mmol的檸檬酸CA，用少量的去離子水使檸檬酸完全溶解，然后再參加1.2g6mmol的聚乙烯亞胺PEI，將其搖勻使兩種物質(zhì)充分混合。2將燒杯放入150烘箱中，使其充分反響1h，將其產(chǎn)物取出，參加20ml的去離子水使產(chǎn)物充分溶解。3將反響所得的的聚合物放入透析袋中進(jìn)展透析處理三天。然后將產(chǎn)物倒入蒸發(fā)皿中，放入冰箱進(jìn)展冷凍。4將冷凍后的產(chǎn)品放入冷凍枯燥機(jī)中進(jìn)展凍干處理兩天得到最終產(chǎn)品。熒光聚合物PEI-CA的構(gòu)造表征：用紅外光譜儀測(cè)定PEI-CA樣品的紅外光譜；用核磁共振氫譜測(cè)定PEI-CA的核磁光譜；通過(guò)紅外光譜和核磁表征PEI-CA的構(gòu)造。熒光性能表征：用紫外分光光度計(jì)測(cè)定PEI-CA樣品的

10、吸收光譜；用熒光光譜儀測(cè)定PEI-CA樣品的激發(fā)光譜、發(fā)射光譜以及熒光量子產(chǎn)率。通過(guò)吸收光譜、激發(fā)光譜、發(fā)射光譜和熒光量子產(chǎn)率的表征來(lái)測(cè)定PEI-CA樣品的熒光性能。4.2進(jìn)度方案 第12周 做前期準(zhǔn)備，查閱相關(guān)資料，完成開(kāi)題報(bào)告； 第3周 開(kāi)題辯論；第45周 熒光聚合物的制備； 第67周 熒光聚合物的構(gòu)造表征； 第8周 完成中期報(bào)告，中期辯論； 第910周 熒光聚合物吸收光譜、熒光性能的檢測(cè)； 第1112周 熒光聚合物量子產(chǎn)率的測(cè)定、Zeta定位； 第1314周 整理試驗(yàn)結(jié)果并寫(xiě)出完整的畢業(yè)論文；第15周 畢業(yè)辯論。指導(dǎo)教師意見(jiàn)對(duì)課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)指導(dǎo)教師： 年 月 日 所在系審

11、查意見(jiàn)： 系主管領(lǐng)導(dǎo)： 年 月 日參考文獻(xiàn)1 文.熒光超支化聚合物的研究與應(yīng)用D.:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué),2021.2 淼.雙烯單體的超支化聚合反響和叔胺基熒光超支化聚合物的合成和應(yīng)用D.中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué),2021.3 Magnusson H,Malmstrom E ,Hult A.Synthesis of hyperbranched aliphatic polyethers via cationic ring-opening polymerization of 3-ethyl-3-(hydro*yl methyl)o*etane. Macromol Rapid mun,1999,20: 4534

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