树状分子的研究与应用论文

一个树枝状聚合物大分子往往包含数千树枝化基元。在这方面，他们与球状的树枝状化合物（dendrimer）不同。对于树枝状化合物，少数几个树枝化基元会连接到一个各向同性的点。根据不同的代数，树枝状聚合物拥有不同的粗细度（即直径），这一点可以通过原子力显微镜清楚的观察到，如图二所示。中性的树枝状聚合物通常溶解于有机溶剂，带电的树枝状聚合物可溶于水。已经合成的树枝状聚合物包括多种多样的主链，例如：聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚乙炔、聚苯、聚噻吩、聚芴、聚对苯乙炔、聚对苯乙炔、聚硅氧烷、聚氧杂降冰片烯（polyoxanorbornene）、聚乙烯亚胺。摩尔质量高达4千万克/摩尔的树枝状聚合物已经被成功合成。树枝聚合物的应用包括：结构控制、外刺激应答（responsivity to external stimuli）、单分子化学、纳米粒子合成的模板、催化、光电器件、生物相关的应用。图二：原子力显微镜扫描的高度图。图像显示的是一代到四代的树枝状聚合物的混合物（PG1 - PG4），图像很清楚的表现了不同代数的树枝状聚合物的差异，例如：高度、直径、刚性。

树状大分子的发展过程大致分为三个阶段：〈1〉可能性的提出与尝试；〈2〉不同合成方法的发现与研究；〈3〉金属树状大分子的出现。1985年美国Dow化学公司的Tomalia博士和South Florida大学的Newkome教授所领导的科研小组几乎同时分别在Polym. J.和J. Org. Chem.杂志上发表了研究论文，报道了他们合成的具有树状结构的新型大分子化合物。于是聚酰胺-胺树枝状分子〔英文名为Polyamidoamine，简称为PAMAM〕为第一个合成的树状大分子。进入90年代，Cornell大学的实验室采用一种全新的合成方法合成了许多独特的树枝状大分子，如含有聚芳醚，聚芳酯结构的树状大分子。1992年Serroni首次合成了含过渡金属的树枝状大分子，这种树状大分子含有22个钌原子，表面结构为2，2-双吡啶。从此，大量含金属和非金属的树状大分子相继被合成出来。目前共有二十多大类树枝状大分子被合成出来。