CN110437481B - 一种低聚丙烯衍生物分子组装成螺旋手性纳米材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低聚丙烯衍生物分子组装成螺旋手性纳米材料的方法。该低聚丙烯衍生物分子是由有机溶剂浸泡片状聚丙烯(含聚丙烯片状或管子状制品)获得，该分子螺旋手性纳米结构的制备步骤包括：1)将该分子溶解在有机溶剂四氢呋喃中；2)向步骤1)所述的溶液中加入一定体积的水；3)将步骤2)所述的溶液常温下放置一段时间，使溶剂部分挥发，体系中出现大量沉淀物即由螺旋手性纳米材料组成。本发明公开的超分子手性结构的制备过程简单便捷、原料易得、低耗节能；所得螺旋手性纳米材料具有微观形貌均匀、手性信号优异、环境稳定性好等特点，可应用于手性识别、手性拆分、手性传感以及手性催化等领域。

Description

一种低聚丙烯衍生物分子组装成螺旋手性纳米材料的方法
技术领域
本发明涉及纳米化学材料技术与手性光学技术领域，尤其涉及一种低聚丙烯衍生物分子组装成螺旋手性纳米材料的方法。
背景技术
手性是指一个体系不能与其镜像完全重合的现象.手性是自然界中的常见现象，例如常见植物藤的缠绕方向一般是左旋的，蜗牛壳通常是右旋的；手性也是生命体的重要特征，生命体中的氨基酸都是左旋的、而糖类分子大都是右旋的。手性一词在化学医药领域使用非常普遍，一个手性分子与其镜像不重合，分子的手性通常是由不对称碳引起，即一个碳上的四个基团互不相同。手性物体与其镜像被称为对映体，对于分子来讲也被称为对映异构体；当一种手性物质中含有等量的两种对映异构体时，则成为外消旋分子。著名的“反应停”事件充分说明相同结构分子的不同手性结构具有完全不同的药理学性能。研究和探索手性问题对于生命科学、药学、材料科学等相关学科的发展具有十分重要的意义。
除了传统的分子手性，许多小分子也可因非共价键作用(如氢键、π-π堆积、静电作用、疏水效应等)有序组装，形成立体不对称的超分子结构；在组装过程中，分子的手性通过一定的聚集形态以非线性的方式得以放大，或原本不具备手性特征的分子在组装后表现出新的手性信号，这种现象被称作超分子手性。按组装基元是否含手性分子，超分子手性组装可分为三种：(1)手性分子的超分子手性组装；(2)手性分子与非手性分子共同参与的超分子手性组装；以上两种方式均有手性分子参与，超分子结构的手性通常与基元分子的手性密切相关；(3)非手性分子的超分子手性组装。这种从无手性到手性的组装因涉及手性起源这一关键科学问题，具有更加重要的研究价值和科学意义，引起了相关学科研究者极大的兴趣。
超分子手性纳米结构一般是由小分子按照一定的螺旋排列方式错位堆积而成的不对称结构，这种结构在平面偏振光的作用下发生等离子共振，圆二色谱表现为在等离子共振波长处有明显的信号。超分子手性纳米结构(例如螺旋手性纳米结构)可应用于手性药物(如反应停)的对映体选择性识别与拆分、手性传感、手性催化等领域。当前手性纳米结构的制备通常是基于结构相对复杂的有机分子，这种分子合成繁琐、成本较高，其手性组装过程也比较复杂或需要加入其他化学物质，此类研究目前仅停留在实验室研究阶段，还难以实现实际应用。寻找一种原料易得、操作简单的手性纳米结构制备方法值得期待，这将为大规模生产超分子手性纳米材料奠定基础。
发明内容
本发明的目的是提供一种低聚丙烯衍生物分子组装成螺旋手性纳米材料的方法
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种基于通用塑料聚丙烯制备螺旋手性纳米结构的简易方法，包括从片状聚丙烯在有机溶剂中浸泡以提取低聚丙烯衍生物、低聚丙烯衍生物在混合溶剂中的聚集与沉积。
本发明提供了一种低聚丙烯衍生物分子组装成螺旋手性纳米材料的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤(1).四氢呋喃浸泡片状聚丙烯
将片状聚丙烯(含聚丙烯片状或管子状制品)放在50mL烧杯中，加入5mL有机溶剂四氢呋喃，加盖密封，常温下放置一段时间，取出该烧杯，用镊子将片状聚丙烯取出。此时，烧杯中溶液已经溶有低聚丙烯衍生物分子；
步骤(2).低聚丙烯衍生物分子在混合溶剂中的聚集与沉积
向步骤(1)所得溶液中加入适量的水，四氢呋喃与水互溶，溶液仍是均匀液相，由于溶剂的极性增加，其中的低聚丙烯发生聚集和沉积，得到悬浮溶液；
步骤(3)将步骤(2)所得悬浮溶液常温下放置一段时间，使溶剂部分挥发，体系中出现更多絮状沉淀物；经离心、洗涤等过程将沉淀物分离，即得到所述的低聚丙烯衍生物分子组装的螺旋手性纳米材料。
优选的，步骤)1)所述的四氢呋喃浸泡片状聚丙烯的温度设定在20-70℃内，浸泡时间为3-12小时。
优选的，步骤(2)所述的水的加入量设定在2.5—15mL之间。
优选的，步骤(3)所述的悬浮溶液溶剂挥发温度设定为20-70℃，时间2-5小时。
利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜表征产物的形貌；利用紫外光谱与圆二色光谱对分散在水中的产物进行了光学性质的表征，扫描电子显微镜图像显示沉积物由均匀的螺旋一维纳米结构组成，透射电子显微镜结果显示这些一维纳米结为实心的；形貌观察证实产物为螺旋纳米线。
本发明的有益效果：
本发明所述的低聚丙烯衍生物分子组装成螺旋手性纳米材料的方法，其原料价廉易得、制备方法简单，所制备螺旋纳米结构形貌均一、螺旋手性信号强、环境稳定性好，在材料化学特别是超分子手性领域具有较好的应用前景。。
附图说明：
图1为所述的低聚丙烯衍生物分子组装的螺旋手性纳米材料的(a,b)扫描电子显微镜和(c)透射电子显微镜照片；
图2为所述的低聚丙烯衍生物分子组装的螺旋手性纳米材料的圆二色光谱与紫外光谱图
图3为不同四氢呋喃/水体积比的混合溶剂中沉积物的圆二色光谱
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明进一步阐明；以下实施例将帮助本领域的技术人员掌握本发明，但不以任何形式限制本发明，换而言之，对本领的普通技术人员来说，在不脱离本发明构想的前提下，还可以做出多种改进和变形，这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
步骤(1).四氢呋喃浸泡片状聚丙烯
将3×3cm的片状聚丙烯放在50mL烧杯中，加入5mL有机溶剂四氢呋喃，加盖密封，室温25℃下放置10小时。取出该烧杯，用镊子将片状聚丙烯取出。此时，烧杯中溶液已经溶有低聚丙烯衍生物分子。
步骤(2).低聚丙烯衍生物分子在混合溶剂中的聚集与沉积
向步骤(1)所得溶液中加入2.5mL水(水/四氢呋喃体积比为0.5)。由于四氢呋喃与水互溶，溶液仍是均匀液相。由于溶剂的极性增加，其中的低聚丙烯发生聚集和沉积，得到悬浮溶液。
步骤(3).将步骤(2)所得悬浮溶液在室温25℃下放置5小时，使溶剂部分挥发，体系中出现更多絮状沉淀物；经离心、洗涤等过程将沉淀物分离，即得到所述的低聚丙烯衍生物分子组装的螺旋手性纳米材料。
实施例2
步骤(1).四氢呋喃浸泡片状聚丙烯
将3×3cm的聚丙烯片状或管子状制品放在50mL烧杯中，加入5mL有机溶剂四氢呋喃，加盖密封，置于60℃烘箱里3小时。取出该烧杯，用镊子将片状聚丙烯取出。此时，烧杯中溶液已经溶有低聚丙烯衍生物分子。
步骤(2).低聚丙烯衍生物分子在混合溶剂中的聚集与沉积
向步骤(1)所得溶液中加入5mL水(水/四氢呋喃体积比为1.0)。由于四氢呋喃与水互溶，溶液仍是均匀液相。由于溶剂的极性增加，其中的低聚丙烯发生聚集和沉积，得到悬浮溶液。
步骤(3).将步骤(2)所得悬浮溶液在60℃红外灯下烘烤2小时，使溶剂部分挥发，体系中出现更多絮状沉淀物；经离心、洗涤等过程将沉淀物分离，即得到所述的低聚丙烯衍生物分子组装的螺旋手性纳米材料。
实施例3.
步骤(1).四氢呋喃浸泡片状聚丙烯
将3×3cm的聚丙烯片状或管子状制品放在50mL烧杯中，加入5mL有机溶剂四氢呋喃，加盖密封，置于60℃烘箱里3小时。取出该烧杯，用镊子将片状聚丙烯取出。此时，烧杯中溶液已经溶有低聚丙烯衍生物分子。
步骤(2).低聚丙烯衍生物分子在混合溶剂中的聚集与沉积
向步骤(1)所得溶液中加入15mL水(水/四氢呋喃体积比为3.0)。由于四氢呋喃与水互溶，溶液仍是均匀液相。由于溶剂的极性增加，其中的低聚丙烯发生聚集和沉积，得到悬浮溶液。
步骤(3).将步骤(2)所得悬浮溶液在60℃红外灯下烘烤2小时，使溶剂部分挥发，体系中出现更多絮状沉淀物；经离心、洗涤等过程将沉淀物分离，即得到所述的低聚丙烯衍生物分子组装的螺旋手性纳米材料。

Claims (4)

1.一种低聚丙烯衍生物分子组装成螺旋手性纳米材料的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：
步骤（1） 四氢呋喃浸泡片状聚丙烯
将片状聚丙烯放在50mL烧杯中，加入5mL有机溶剂四氢呋喃，加盖密封，常温下放置一段时间，取出该烧杯，用镊子将片状聚丙烯取出，此时，烧杯中溶液已经溶有低聚丙烯衍生物分子，所述片状聚丙烯为聚丙烯片状或管子状制品；
步骤（2）低聚丙烯衍生物分子在混合溶剂中的聚集与沉积
向步骤（1）所得溶液中加入适量的水，四氢呋喃与水互溶，溶液仍是均匀液相，由于溶剂的极性增加，其中的低聚丙烯衍生物分子发生聚集和沉积，得到悬浮溶液；
步骤（3） 将步骤（2）所得悬浮溶液常温下放置一段时间，使溶剂部分挥发，体系中出现更多絮状沉淀物；经离心、洗涤过程将沉淀物分离，即得到所述的低聚丙烯衍生物分子组装的螺旋手性纳米材料。
2. 根据权利要求1 所述的一种低聚丙烯衍生物分子组装成螺旋手性纳米材料的方法, 其特征在于：步骤（1）所述的四氢呋喃浸泡片状聚丙烯的温度设定在20-70℃内，浸泡时间为3-12小时。
3. 根据权利要求1 所述的一种低聚丙烯衍生物分子组装成螺旋手性纳米材料的方法，其特征在于：步骤（2）所述的水的加入量设定在2.5—15mL之间。
4. 根据权利要求1 所述的一种低聚丙烯衍生物分子组装成螺旋手性纳米材料的方法，其特征在于：步骤（3）所述的悬浮溶液溶剂挥发温度设定为20-70℃，时间2-5小时。
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