This dissertation studies about the polymers having hydrogen-bonding functional groups which can form intra- or inter-molecular hydrogen-bondings depending on the environment. Self-assembly of polymer chains induced by the hydrogen-bond produced highly ordered structures with stimuli-responsiveness.
First, novel triblock copolymers having self-complementary hydrogen-bonding (SHB) units based on dendritic benzamide were synthesized by using reversible addition-fragmentation transfer (RAFT) polymeriza-tion. These polymers formed noncovalent cross-linked supramolecular structures and showed an aggregation behavior by inter- and intramolecular interactions in chloroform or toluene. The polymers were found to have the both particle and network properties. The polymers formed nanoparticles, and the particle diameter and solution viscosity increases with increasing polymer concentration. Also well-ordered hexagonal microstructures were prepared by Breath Figure (BF) technique.
Second, a series of polymers containing o-nitroanilide pendant groups were synthesized by RAFT poly-merization followed by post-modification. o-Nitroanilide group showed hydrogen-bonding mode changes de-pending on solution environment. In polar aprotic solvents such as dimethylsulfoxide and dimethylformamide, the amide moieties of o-nitroanilide make intermolecular hydrogen-bond while the intramolecular hydrogen bonding is favored in less polar solvents.
Finally, a organogelator containing o-nitroanilide group and alkyl chain with diacetylene group was syn-thesized. This compound formed a transparent gel in nonpolar hydrocarbon solvents such as hexane, decane, and cyclohexane at concentration below 0.1 % (w/v). The gel underwent spontaneous morphology change from lamellar to fiber structure. Also crystallization of the organogelator was induced by physical stimuli. Molecular self-assembly behaviors and UV-responsive properties of the organogelator were studied.
이 연구는 주변 환경에 따라 분자내 또는 분자간의 수소결합을 할 수 있는 수소결합 작용기를 갖는 고분자들을 다룬다. 수소결합에 의해 유도된 고분자 사슬들의 자기조립은 자극에 반응하는 고도로 정렬된 구조들을 생성한다.
첫째로, 가역적 첨가-분절 연쇄이동 (RAFT) 중합법을 사용하여 덴드리틱한 벤즈아미드 기반의 자기보완적 수소결합 (SHB) 구성단위를 갖는 새로운 삼중블록 공중합체를 합성하였다. 이 고분자들은 클로로포름이나 톨루엔에서 분자내 그리고 분자간 수소결합을 하여 비공유결합으로 가교된 초분자 구조를 형성하고 결합하는 성질을 보였다. 그 고분자들은 입자적 성질과 그물망의 성질을 모두 갖는 것으로 확인되었다. 이 고분자들은 나노입자를 형성하였고, 그 입자의 지름과 용액의 점도는 고분자의 농도가 증가함에 따라 높아졌다. 또한 BF 기법에 의해 잘 정렬된 육각의 마이크로 구조들도 만들었다.
둘째로, RAFT 중합법에 이은 후변화(post-modification)에 의해 오르토-니트로아닐리드 펜던트기를 포함하는 일련의 고분자들을 합성하였다. 오르토-아닐리드기는 용액의 환경에 따라 수소결합 모드가 변화하는 성질을 보였다. 디메틸술폭시드나 디메틸포름아미드와 같은 극성 비양성자성 용매에서는 오르토-아닐리드의 아미드 부분이 분자간 수소결합을 만드는 반면, 덜 극성을 띠는 용매들에서는 분자내 수소결합이 선호된다.
마지막으로, 오르토-아닐리드기와 디아세틸렌기를 갖는 알킬 사슬을 포함하는 유기젤화물질을 합성하였다. 이 화합물은 헥산, 데칸, 그리고 시클로헥산과 같은 무극성 탄수화물 용매들에서 0.1 %(w/v) 이하의 농도로 투명한 젤을 형성하였다. 이 젤은 층상구조에서 섬유구조로 스스로 변형을 일으켰다. 또한 물리적 자극을 가하면 눈으로 확인 가능한 결정을 만들었다. 이 젤화물질의 분자적 자기조립 행동과 자외선 반응 특성을 알아보았다.
