[发明专利]一锅法原位生成含氮阳离子的聚电解质及其应用

说明书

本发明提供了一种含氮阳离子的聚电解质的合成方法及其在荧光二维图案生成与抗菌方面的应用。该合成方法以简单易得的二炔、烯丙胺和极廉价的酸或盐为原料，在空气氛围中通过一锅法高效制备聚电解质，产率高达99％。与传统的聚电解质合成方法相比，该方法无需对聚合物进行后修饰，也不需要昂贵且种类有限的离子型单体。该方法不仅提供了新的聚电解质合成策略，还丰富了聚电解质的种类。

技术领域

本发明涉及生物化学领域，特别是涉及一种新型聚电解质的简易合成方法、所得的含氮阳离子的聚电解质及其应用，如荧光二位图案，检测诸如微生物等目标分析物的应用(例如，快速对细菌染色)以及制备荧光探针、试剂盒，杀灭细菌，作为伤口敷料等的应用。

背景技术

聚电解质在生物系统及生产生活中都扮演着重要角色，因此聚电解质的合成及性质探索对于仿生和开发新材料有着重要意义。传统的聚电解质合成方法主要通过对非离子型的聚合物进行后修饰，然而后修饰的产率难以达到100％，造成的聚合物链段缺陷难以除去。某些聚电解质通过偶联反应(如Heck和Sonogashira)得到，但是这些方法需要的离子型单体种类有限且昂贵。

总之，发展一种简易高效地合成聚电解质的方法具有重要转化价值。

发明内容

本发明提供一种新型聚电解质的合成方法，成功制备出一系列多功能含氮阳离子的聚电解质。该聚合路线以简单易得的二炔、烯丙胺和极廉价的酸或盐为原料，在空气氛围中通过一锅法高效制备聚电解质，产率高达99％。与传统的聚电解质合成方法相比，该方法无需对聚合物进行后修饰，也不需要昂贵且种类有限的离子型单体。该方法不仅提供了新的聚电解质合成策略，还丰富了聚电解质的种类。

在聚合过程中原位生成的氮阳离子稠环有强烈的吸电子性质，因此通过引入不同给电子性质的单体，可以容易地调控所得聚电解质的发光波长。由于所得聚合物具有固态发光性质、优异的加工性、折光指数高且可调控，他们是制备二维荧光光刻图案的优秀材料，并在先进光电子器件中具有重要潜在应用。

此外，所得的含氮阳离子聚电解质在白光照射下具有很强的单线态氧产生能力，可用于光动力杀菌。该系列聚电解质可用于细菌成像和高效杀灭高致病性的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)。

附图说明

图1所示为含氮阳离子聚电解质的合成示意图。

图2示出：(A)1a在D₂O中的；(B)2a；(C)模型化合物2；(D)P1a/2a/3a在CD₂Cl₂中的¹HNMR谱图。(E)1a在D₂O中的；(F)2a；(G)模型化合物2；(H)P1a/2a/3a在CD₂Cl₂中的¹³C NMR谱图。

图3示出：(A)在手持式紫外线灯的365nm紫外线照射下拍摄的P1a/2d/3a在正己烷占比(f_H)不同的二氯甲烷/正己烷混合溶液中的照片；(B)固态下聚合物P1/2/3的发光照片；(C)P1a/2d/3a在正己烷占比(f_H)不同的二氯甲烷/正己烷混合溶液中的发射光谱；激发波长：380nm；(D)相对发射强度(I/I₀)与P1a/2d/3a的二氯甲烷/正己烷不同组成的混合溶液的关系图；溶液浓度：10μM；(E)P1/2/3薄膜的发射光谱；激发波长：对于P1a/2e/3a，450nm；对于其他聚合物，380nm；(F-I)在紫外线照射下的P1a/2a/3a(F)，P1a/2d/3a(G)，P1a/2e/3a(H)和P1a/2d/3a(I)薄膜的二维荧光光刻图案；激发波长：330～385nm。

图4示出：(A-C)在(A)P1a/2e/3a、(B)P1a/2d/3a和(C)P1a/2c/3a存在的情况下ABDA的紫外-可见光吸收；(D)在P1/2/3和二碘曙红影响下ABDA的分解速率；A0和A分别是在聚苯乙烯存在的情况下在378nm的紫外照射前后的吸收。