Полимеры, субстраты, способы их производства и содержащие их устройства

Полимеры, субстраты, способы их производства и содержащие их устройства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Родственные заявки

Данная заявка заявляет преимущество и приоритет предварительной заявки США, регистрационный № 61/761499, направленной на рассмотрение 6 февраля 2013 года, описание которой включено в настоящее изобретение посредством ссылки во всей его полноте.

Область техники

Настоящее изобретение относится в целом к субстратам для производства полимеров и к способам производства полимеров. Настоящее изобретение также относится в целом к полимерам и устройствам, содержащим эти полимеры.

Уровень техники

Сопряженные полимерные системы стали предметом исследований, так как некоторые из них могут обеспечивать проводимость и светоизлучающие и светопоглощающие свойства, и, следовательно, находят применение в электронике, молекулярной электронике и оптоэлектронике. Сопряженные полимеры производят из различных мономеров и разнообразными способами с получением ряда полимеров, каждый из которых обладает уникальными физическими и электрическими свойствами. Такие полимеры включают полиацетилены, поли(пирролы), полианилины, полиазины, поли(п-фениленвинилен), поликарбазолы, полииндолы, полиазепины, поли(тиофены), поли(3,4-этилендиокситиофен), поли(п-фениленсульфид), поли(флуорены), полифенилены, полипирены, полиазулены, полинафталины и полибензимидазолы. Они представляют собой в целом линейные полимеры с изменяющимися длинами цепи, которые описаны в литературе.

Полиарилены представляют собой группу ароматических сопряженных полимеров, которые являются разветвленными и дендритными. Полиарилены получают взаимодействием алкинов с ароматическими галогенидами в присутствии металлических катализаторов. Обычно они являются гранулированными, шаровидными или имеют спиральную морфологию. Разновидности таких полимеров включают полимеры, полученные с разветвленными боковыми цепями или дендритными структурами, и полимеры с разветвленными мономерами, внедренными с помощью более чем одного центра, для удлинения полимера. Эти последние полимеры дают разветвленные полимеры, в которых сопряженная главная цепь раздваивается. Каждый имеет уникальные электронные, оптические и магнитные свойства. Однако, поскольку все такие реакции являются однонаправленными, все полимеры в конечном счете обрываются, образуя порошки или микросферы, и не формируют твердый материал с сетчатой структурой.

Настоящее изобретение направлено на преодоление предшествующих недостатков в данной области техники за счет создания полимеров, субстратов для производства полимеров, способов производства таких полимеров и устройств, содержащих эти полимеры.

Сущность изобретения

Варианты осуществления в соответствии с изобретением относятся к субстратам, полимерам, способам и устройствам. В некоторых вариантах осуществления субстрат настоящего изобретения может быть использован для получения полимера настоящего изобретения. Следовательно, в некоторых вариантах осуществления предложен субстрат, который описан в изобретении. В соответствии с этими вариантами осуществления в описании предложен полимер, который описан в настоящем изобретении.

Также предложены способы получения полимера настоящего изобретения. Один аспект настоящего изобретения включает способ получения полиазинового полимера, включающий взаимодействие органического субстрата, содержащего по меньшей мере два альдегида и/или кетона, с мультиамином с образованием органического полимера.

Дополнительный аспект настоящего изобретения включает способ получения поперечносшитого полиазинового полимера, включающий взаимодействие органического субстрата, содержащего по меньшей мере два альдегида и/или кетона, с мультиамином с образованием органического полимера и окисление указанного органического полимера с образованием указанного поперечносшитого полиазинового полимера.

В еще одном аспекте настоящего изобретения предложено устройство, такое как, но без ограничения, электрохимическое устройство, содержащее полимер настоящего изобретения.

Перечисленные выше и другие аспекты настоящего изобретения далее будут описаны более подробно применительно к другим вариантам осуществления, описанным в изобретении. Следует понимать, что изобретение может быть осуществлено в различных формах и не должно быть ограничено вариантами осуществления, представленными здесь. До некоторой степени такие варианты осуществления представлены так, что это описание для специалиста в данной области техники будет исчерпывающим и законченным и будет полностью охватывать объем изобретения.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 показывает синтез нижеперечисленных азадиеновых полимеров (сверху вниз): 2,5-фураназадиеновый полимер, бензол-1,3-азадиеновый полимер, бензол-1,4-азадиеновый полимер, 4,4-бифенилазадиеновый полимер, 2,3-нафталиназадиеновый полимер, 2,5-тиофеназадиеновый полимер, 3,4-диметил-2,5-пирролазадиеновый полимер и бензол-1,4-метилазадиеновый полимер.

Фиг.2 показывает синтез сетчатого бензол-1,3,5-азадиенового полимера с использованием 1,3,5-бензол-трикарбоксальдегида и гидразина.

Фиг.3А показывает циклическую вольтамперметрию 3,4-диметилпирролазадиенового линейного сопряженного полимера.

Фиг.4А-J показывают спектр поглощения для А) бензол-1,3-азадиенового полимера, В) 4,4-дифенилазадиенового полимера, С) 2,3-нафталиназадиенового полимера, D) 3,4-диметил-2,5-пирролазадиенового полимера, Е) бензол-1,3,5-азадиенового сетчатого полимера, F) бензол-1,4-метилазадиенового полимера, G) бензол-1,3,5-метилазадиенового сетчатого полимера, Н) индол-5-блокированного 2,5-фураназадиенового полимера, I) поперечносшитого блокированного индолом бензол-1,3,5-азадиенового полимера, окисленного персульфатом аммония, J) поперечносшитого блокированного индолом бензол-1,3,5-азадиенового полимера, окисленного хлоридом железа.

Фиг.5 показывает блокированный индолом 2,5-азадиеновый полимер (внизу) и конечный сетчатый блокированный индолом полимер после окисления (вверху).

Фиг.6А-D показывают А) синтез блокированного индолом бензол-1,3,5-азадиенового сетчатого полимера; В) такой полимер до окисления (слева) и после окисления (справа) персульфатом аммония с получение поперечносшитого индолом бензол-1,3,5-азадиенового сетчатого полимера; С) спектр поглощения для окисленного поперечносшитого блокированного индолом 1,3,5-бензолазадиенового полимера; и D) циклическую вольтампермограмму этого полимера.

Фиг.7 показывает синтез перечисленных многофункциональных субстратов (сверху вниз): 3-индолазадиена, тианафтен-3-азадиена, 5-индолазадиена и 3-пирролазадиена.

Подробное описание

Далее настоящее изобретение описано более подробно. Настоящее изобретение, однако, может быть осуществлено в различных формах и не должно рассматриваться как ограниченное вариантами осуществления, представленными здесь. До некоторой степени такие варианты осуществления представлены так, что это описание для специалиста в данной области техники будет исчерпывающим и законченным и будет полностью охватывать объем изобретения.

Терминология, используемая в описании изобретения, предназначена только для целей описания конкретных вариантов осуществления и не подразумевает ограничение изобретения. Как используется в данном описании и в прилагаемой формуле изобретения, формы единственного числа, как подразумевается, также включают формы множественного числа, если контекст однозначно не указывает на другое.

Если не указано другое, все понятия (включая технические и научные понятия), используемые в документе, имеют те же самые значения, которые обычно подразумевает специалист в области техники, к которой принадлежит настоящее изобретение. Также будет понятно, что понятия, например, понятия, определенные в обычно используемых словарях, должны быть интерпретированы как имеющее значение, которое согласуется с их значением в контексте настоящей заявки и родственной области техники, и не должны быть интерпретированы в идеализированном или чрезмерно формальном смысле, если это ясно не определено в документе. Терминология, используемая в описании изобретения, предназначена только для целей описания конкретных вариантов осуществления и, как подразумевается, не ограничивает изобретение. Все публикации, патентные заявки, патенты и другие ссылки в документе включены посредством ссылки во всей их полноте для сведений, относящихся к высказыванию и/или параграфу, в которых эта ссылка присутствует. В случае противоречия в терминологии, настоящее изобретение является главным.

Также, как используется в данном случае, «и/или» относится к и охватывает любую и все возможные комбинации одного или нескольких соответствующих перечисленных элементов, а также к отсутствию комбинации при интерпретации в альтернативном варианте («или»).

Если в контексте не указано другое, конкретно подразумевают, что разнообразные признаки изобретения, описанные в документе, могут быть использованы в любой комбинации.

Более того, настоящее изобретение также подразумевает, что в некоторых вариантах осуществления любой признак или комбинация признаков могут быть исключены или пропущены. Для иллюстрации, если описание утверждает, что комплекс содержит компоненты А, В и С, то определенно подразумевается, что любой из компонентов А, В или С или их комбинация могут быть пропущены или отвергнуты.

Как используется в данном случае, традиционное выражение «состоящий по существу из» (и грамматические варианты) следует интерпретировать как заключающее в себя перечисленные материалы или стадии «и материалы или стадии, которые принципиально не влияют на основную(ые) и новую(ые) характеристику(и) заявленного изобретения». Смотрите, например, ссылку: Herz, 537 F.2d 549, 551-52, 190 U.S.P.Q. 461, 463 (CCPA 1976) (выделено в оригинале); смотрите также MPEP § 2111.03. Таким образом, выражение «состоящий по существу из», как используется в данном случае, не следует интерпретировать как эквивалентное выражению «содержащий».

Определение «приблизительно», которое используется в документе, когда оно относится к измеряемому значению, такому как количество или концентрация и т.д., как понимают, относится к колебаниям до ±20% от заданного значения, например, но без ограничения, ±10%, ±5%, ±1%, ±0,5% или даже ±0,1% от заданного значения, а также к заданному значению. Например, «приблизительно Х», где Х представляет собой измеряемое значение, может включать Х, а также колебания ±20%, ±10%, ±5%, ±1%, ±0,5% или ±0,1% от Х. Интервал, представленный здесь для измеряемого значения, может включать любой другой интервал и/или отдельное значение в этом интервале.

Следует понимать, что, когда элемент или слой называют как «находящийся на», «присоединенный к» или «сопряженный с» относительно другого элемента или слоя, то он может непосредственно находиться на, быть присоединенным к или быть сопряженным с другим элементом или слоем, или могут присутствовать промежуточные элементы или слои. Напротив, когда элемент называют как находящийся «непосредственно на», «непосредственно присоединенный к» или «непосредственно сопряженный с» другим элементом или слоем, промежуточные элементы или слои отсутствуют.

Понятие «фрагмент» или «фрагменты», используемое в данном случае, относится к части молекулы, такой как часть субстрата, как правило, имеющей конкретную функциональную или структурную природу. Например, фрагмент может содержать связующую группу (часть молекулы, соединяющей по меньшей мере две другие части молекулы). В некоторых вариантах осуществления фрагмент может представлять собой реакционноспособную часть субстрата.

Понятие «замещенный», используемое в данном случае для описания химической структуры, группы или фрагмента, относится к структуре, группе или фрагменту, содержащим один или несколько заместителей. Как используется в данном описании, в случаях, в которых первая группа «замещена» второй группой, вторая группа прикреплена к первой группе, в результате чего фрагмент первой группы (как правило, атом водорода) замещают второй группой. Замещенная группа может содержать один или несколько заместителей, которые могут быть одинаковыми или разными.

Понятие «заместитель», используемое в описании, указывает на то, что в химической структуре группа замещена другой группой. Типичными заместителями являются неводородные атомы (например, атомы галогена), функциональные группы (такие как, но без ограничения, аминогруппа, сульфгидрильная, карбонильная, гидроксильная группа, алкоксигруппа, карбоксильная, силильная группа, силилоксигруппа, фосфатная группа и т.д.), гидрокарбильные группы и гидрокарбильные группы, замещенные одним или несколькими гетероатомами. Типичными заместителями являются, но без ограничения, алкил, низший алкил, атом галогена, галогеналкил, алкенил, алкинил, циклоалкил, циклоалкилалкил, гетероцикл, гетероциклоалкил, арил, арилалкил, низшая алкокси-группа, тиоалкил, гидроксил, тио-, меркапто-, амино-, иминогруппа, атом галогена, циано-, нитро-, нитрозо-, азидо-, карбоксигруппа, сульфид, сульфон, сульфоксигруппа, фосфорил, силил, силилалкил, силилоксигруппа, боронил и модифицированный низший алкил.

«Алкил», как используется в описании, отдельно или как часть другой группы, относится к линейному («прямоцепочечному»), разветвленному и/или циклическому углеводороду, содержащему от 1 до 30 или более атомов углерода. В некоторых вариантах осуществления алкильная группа может содержать 1, 2 или 3 и до 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 или 30 атомов углерода. Типичные примеры алкила включают, но без ограничения, метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, втор-бутил, изобутил, трет-бутил, н-пентил, изопентил, неопентил, н-гексил, 3-метилгексил, 2,2-диметилпентил, 2,3-диметилпентил, н-гептил, н-октил, н-нонил, н-децил и т.д. «Низший алкил», как используется в данном описании, представляет собой подгруппу алкила и относится к линейной или разветвленной углеводородной группе, содержащей от 1 до 4 атомов углерода. Типичными примерами низшего алкила являются, но без ограничения, метил, этил, н-пропил, изопропил, н-бутил, изобутил, трет-бутил и т.д. Определение «алкил» или «низший алкил», как подразумевается, включает как замещенный, так и незамещенный алкил или низший алкил, если не указано другое, и эти группы могут быть замещены группами, такими как, но без ограничения, полиалкиленоксиды (например, ПЭГ), атом галогена (например, галогеналкил), алкил, галогеналкил, алкенил, алкинил, циклоалкил, циклоалкилалкил, арил, арилалкил, гетероцикл, гетероциклоалкил, гидроксил, алкоксигруппа (создавая в результате полиалкоксигруппу, такую как полиэтиленгликоль), алкенилокси-, алкинилокси-, галогеналкокси-, циклоалкокси-, циклоалкилалкилокси-, арилокси-, арилалкилокси-, гетероциклоокси-, гетероциклоалкилокси-, меркаптогруппа, алкил-S(O)_m, галогеналкил-S(O)_m, алкенил-S(O)_m, алкинил-S(O)_m, циклоалкил-S(O)_m, циклоалкилалкил-S(O)_m, арил-S(O)_m, арилалкил-S(O)_m, гетероцикло-S(O)_m, гетероциклоалкил-S(O)_m, амино-, карбокси-, алкиламино-, алкениламино-, алкиниламино-, галогеналкиламино-, циклоалкиламино-, циклоалкилалкиламино-, ариламино-, арилалкиламино-, гетероциклоамино-, гетероциклоалкиламино-, дизамещенная амино-, ациламино-, ацилокси-группа, сложный эфир, амид, сульфонамид, мочевина, алкоксиациламино-, аминоацилокси-, нитро- или циано-группа, где m=0, 1, 2 или 3.

«Алкенил», как используется в описании, отдельно или как часть другой группы, относится к линейному («прямоцепочечному»), разветвленному и/или циклическому углеводороду, содержащему от 1 до 30 или более атомов углерода (или в низшем алкениле от 1 до 4 атомов углерода), который имеет от 1 до 10 двойных связей в углеводородной цепи. В некоторых вариантах осуществления алкенильная группа может содержать 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 или 30 атомов углерода. Типичные примеры алкенила включают, но без ограничения, метилен (=CH₂), винил (-CH=CH₂), аллил (-CH₂CH=CH₂), 2-бутенил, 3-бутенил, 4-пентенил, 3-пентенил, 2-гексенил, 3-гексенил, 2,4-гептадиен и т.д. Определение «алкенил» или «низший алкенил», как подразумевается, включает как замещенный, так и незамещенный алкенил или низший алкенил, если не указано другое, и эти группы могут быть замещены группами, такими как группы, описанные выше в связи с алкилом и низшим алкилом.

Понятие «сопряженный», как используется в данном случае, относится к фрагменту или соединению, содержащему по меньшей мере две двойные связи с одинарной связью между двумя двойными связями. Таким образом, сопряженное соединение содержит две двойные связи, которые чередуются с одинарной связью. Например, диен может быть сопряженным. Сопряженные диены содержат двойные связи на соседних атомах углерода; то есть две двойные связи отделены одной одинарной связью. В сопряженном диене существуют четыре соседних тригональных, sp³-гибридизованных атомов углерода. Каждый атом углерода несет р-орбиталь, содержащую один электрон. Пара р-орбиталей каждой двойной связи не только перекрывается с образованием пи-связи, но также имеет место некоторое перекрывание через простую углерод-углеродную одинарную связь.

Примеры сопряженных двойных связей изображены ниже:

, и .

Другой пример сопряженного фрагмента и/или соединения представляет собой пример, который включает два или несколько атомов азота в пределах сопряженной системы, как показано ниже:

В некоторых вариантах осуществления сопряженный фрагмент или соединение могут быть ароматическими. Понятие «ароматический», как используется в данном случае, относится к ароматическому фрагменту или соединению. «Арил» может представлять собой одно ароматическое кольцо или множество ароматических колец, которые конденсированы друг с другом, соединены ковалентно или соединены с общей группой, такой как, но без ограничения, метиленовый или этиленовый фрагмент. Общей связующей группой также может быть карбонил, как в бензофеноне, или атом кислорода, как в дифениловом эфире, или атом азота, как в дифениламине. Определение «арил» в частности охватывает гетероциклические ароматические соединения. Ароматическое(ие) кольцо(а) может(ут) включать фенил, нафтил, тетрагидронафтил, бифенил, азуленил, инданил, инденил, дифенилэфир, дифениламин, пиридил, пиримидинил, имидазолил, тиенил, фурил, пиразинил, пирролил, изобензофуранил, хроменил, ксантенил, индолил, индолизинил, тиазолил, пиридазинил, индазолил, пуринил, хиназолинил, изохинолил, хинолил, фталазинил, нафтиридинил, хиноксалинил, изотиазолил, бензо[b]тиенил и бензофенон, наряду с другими. В конкретных вариантах осуществления определение «арил» означает циклическое ароматическое соединение, содержащее приблизительно от 5 до 50 или более атомов углерода, и включает 5- и 6-членный углеводородные и гетероциклические ароматические кольца.

В некоторых вариантах осуществления субстрат настоящего изобретения может содержать сопряженный фрагмент и/или может быть сопряженным. В некоторых вариантах осуществления субстрат настоящего изобретения может содержать ароматический фрагмент и/или может быть ароматическим.

Определение «мультиамин», как используется в данном описании, относится к соединению, содержащему два или более аминов. Мультиамин может содержать 2, 3, 4, 5, 6, 7 или более аминов. Мультиамин может содержать две или более концевых и/или пендантных аминогрупп, которые могут быть первичными аминогруппами. В некоторых вариантах осуществления мультиамин содержит два амина и, следовательно, представляет собой диамин. В некоторых вариантах осуществления мультиамин содержит три амина и, следовательно, представляет собой триамин. Типичные мультиамины включают, но без ограничения, гидразин, триаминобензол, этилендиамин и любую их комбинацию.

Определение «монокарбонильное соединение», как используется в описании, относится к соединению, содержащему только одну карбонильную группу. Монокарбонильное соединение может включать альдегид (то есть моноальдегид) или кетон (то есть монокетон). В некоторых вариантах осуществления монокарбонильное соединение имеет следующую структуру:

,

где

R представляет собой сопряженный и/или ароматический фрагмент; и

R¹ выбирают из группы, включающей атом водорода, алкил или алкенил.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения предложены субстраты, которые могут быть использованы для получения сопряженного полимера. Понятие «субстрат», как используется в данном описании, относится к соединению, которое может быть полимеризовано с образованием полимера. Субстрат может быть полимеризован с использованием химической оксидативной полимеризации, ферментативной оксидативной полимеризации и/или реакции конденсации. В некоторых вариантах осуществления на субстрат и/или полимер можно воздействовать ферментом. Например, субстрат может быть окислен с помощью фермента. В других вариантах осуществления на субстрат нельзя воздействовать ферментом. В некоторых вариантах осуществления фермент может представлять собой оксидазу. Понятие «оксидаза», как используется в описании, относится к ферменту, который окисляет субстрат. Типичные оксидазы представляют собой, но без ограничения, фенолоксидазу, полифенолоксидазу, катехолоксидазу, тирозиназу, лакказу, монофенолмонооксигеназу, фенолазу, монофенолоксидазу, крезолазу, тирозин-допа-оксидазу, монофенол-монооксидазу, монофенол-дигидроксифенилаланин:кислородоксидоредуктазу, N-ацетил-6-гидрокситриптофаноксидазу, дигидрокси-L-фенилаланин-кислородоксидоредуктазу, о-дифенол:О₂-оксидоредуктазу, катехолазу, о-фенолоксидазу, монофенолоксидазу, крезолазу и любые их комбинации.

В некоторых вариантах осуществления субстрат и/или полимер могут быть полимеризованы с использованием окисляющего агента. Типичные окисляющие агенты включают, но без ограничения, персульфат аммония, хлорид железа(III), пероксид водорода, пероксид мочевины, пероксид меламина, перборат натрия, перборат калия, перкарбонат натрия, перкарбонат калия, персульфат калия, персульфат натрия, железистый нитрат, диаммонийцерийнитрат, сульфат железа, озон, перйодат калия и любая их комбинация.

Субстрат может быть синтетическим субстратом или природным субстратом, любой из которых может быть полимеризован с использованием химической оксидативной полимеризации и/или ферментативной оксидативной полимеризации. Определение «синтетический», как используется в данном случае в связи с субстратом, относится к субстрату, который не является природным субстратом оксидазы. Таким образом, синтетический субстрат не присутствует в природе в качестве субстрата для оксидазы и, следовательно, не является природным субстратом. В некоторых вариантах осуществления природный субстрат может быть получен синтетическим путем, и необязательно одно или несколько соединений могут быть получены из природы и использованы для получения синтетического субстрата синтетическим путем.

Определение «природный», как используется в данном случае в связи с субстратом, относится к субстрату, который является природным субстратом оксидазы. Таким образом, природный субстрат присутствует в природе в качестве субстрата для оксидазы. В некоторых вариантах осуществления природный субстрат может быть получен синтетическим путем, и необязательно одно или несколько соединений могут быть получены или могут брать начала из природного источника и использованы для получения природного субстрата синтетическим путем.

Определение «органический», как используется в данном описании, относится к соединению, субстрату и/или полимеру, содержащему углерод. В некоторых вариантах осуществления органический субстрат может содержать металл, такой как, но без ограничения, медь, золото, алюминий, литий, кальций, натрий, вольфрам, цинк, железо, платина, олово, магний, свинец, калий, серебро, рубидий и любая их комбинация. В некоторых вариантах осуществления органический субстрат подвергают воздействию, вводят в контакт и/или легируют металлом и/или металлсодержащим соединением так, что металл становится внедренным в субстрат и/или образует комплекс с субстратом.

В некоторых вариантах осуществления субстрат настоящего изобретения является многофункциональным. Определение «многофункциональный», как используется в данном описании в связи с субстратом, относится к органическому субстрату, который содержит по меньшей мере два фрагмента, которые конфигурированы для обеспечения полимеризации в более чем одном направлении. Многофункциональный органический субстрат может содержать 2, 3, 4, 5 или более фрагментов, которые могут быть одинаковыми и/или разными. В некоторых вариантах осуществления многофункциональный субстрат может быть синтетическим субстратом. В других вариантах осуществления многофункциональный субстрат может быть природным субстратом. Примеры многофункциональных органических субстратов включают, но не ограничиваются ими, субстраты, показанные на схеме 1.

Схема 1: Типичные многофункциональные органические субстраты, содержащие два фрагмента для полимеризации

В некоторых вариантах осуществления многофункциональный органический субстрат содержит по меньшей мере два реакционноспособных фрагмента. В некоторых вариантах осуществления многофункциональный органический субстрат содержит по меньшей мере три реакционноспособных фрагмента. Определения «реакционноспособный фрагмент» и «реакционноспособные фрагменты», как используется в данном случае, относятся к фрагментам, которые могут быть окислены оксидазой и/или окисляющим агентом. Типичные реакционноспособные фрагменты включают, но без ограничения, индол, пиррол, катехин, тирозил, катехоламин, тианафтен, их производные и любую их комбинацию. В некоторых вариантах осуществления субстрат содержит один или несколько реакционноспособных фрагментов, выбранных из группы, включающей 6-гидроксииндол, 5-гидроксииндол, 5,6-дигидрокси-индол, их производные и любую их комбинацию. Понятие «производное» и его грамматические варианты, как используется в данном описании, относится к соединению, которое получено из или может рассматриваться как образованное из структурно родственного соединения. В некоторых вариантах осуществления производное может быть прикреплено к соединению и/или может составлять часть соединения. Таким образом, «производное» может относится к фрагменту, прикрепленному к исходному соединению, и, следовательно, одна или несколько групп фрагмента (обычно атомов водорода) могут быть удалены, чтобы прикрепить этот фрагмент к исходному соединению. Например, субстрат 1 схемы 1 показывает два производных индола, которые каждый по отдельности прикреплены к исходному соединению.

В некоторых вариантах осуществления реакционноспособный фрагмент может содержать сопряженный фрагмент. Субстрат настоящего изобретения может содержать один или несколько, например 2, 3, 5 или более, реакционноспособных фрагментов, каждый из которых может содержать сопряженный фрагмент. В некоторых вариантах осуществления реакционноспособный фрагмент может содержать ароматический фрагмент. Субстрат настоящего изобретения может содержать один или несколько, например 2, 3, 5 или более, реакционноспособных фрагментов, каждый из которых может содержать ароматический фрагмент.

Специалисту в данной области техники будет понятно, что реакция полимеризации может протекать по одному или нескольким реакционноспособным сайтам, или может вовлекать один или несколько реакционноспособных сайтов в пределах фрагмента. Таким образом, реакционноспособный фрагмент может иметь по меньшей мере 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 или более реакционноспособных сайтов. Например, как показано на схеме 2, в случае 5,6-дигидроксииндола полимеризация может протекать или иметь место по положению С2, С3, С4 и/или С7, и связь может быть образована по меньшей мере между одним из этих реакционноспособных сайтов и по меньшей мере одним реакционноспособным сайтом другого реакционноспособного фрагмента.

Схема 2: Химическая структура 5,6-дигидроксииндола

Реакционноспособный сайт в пределах фрагмента субстрата настоящего изобретения может быть модифицирован и/или блокирован заместителем, таким как, но без ограничения, алкил. Это может заставить реакцию полимеризации протекать по одному или нескольким разным реакционноспособным сайтам или вовлекать в реакцию один или несколько разных реакционных сайтов в пределах реакционноспособного фрагмента субстрата.

Субстрат настоящего изобретения может содержать два или несколько реакционноспособных фрагментов, которые могут быть объединены сшивающим агентом. Определение «сшивающий агент», как используется в данном описании, относится к фрагменту, который служит в качестве точки прикрепления для двух или более реакционноспособных фрагментов, которые могут быть одинаковыми и/или разными. Два или более реакционноспособных фрагментов могут быть связаны ковалентно со сшивающим агентом или могут быть конденсированы с помощью сшивающего агента. Сшивающий агент может представлять собой сопряженный фрагмент, и в некоторых вариантах осуществления сшивающий агент может быть ароматическим фрагментом. В некоторых вариантах осуществления способ настоящего изобретения может привести к тому, что сшивающий агент становится сопряженным. Например, полимеризация субстрата с использованием или оксидазы, или окисляющего агента может привести к сопряженному связующему агенту.

В некоторых вариантах осуществления субстрат настоящего изобретения является мономерным. Определение «мономерный», как используется в данном описании в связи с субстратом, относится к субстрату, который не был соединен или связан с другим субстратом. Следовательно, субстрат не является олигомерным или полимерным. Хотя субстрат может иметь один или более одинаковых фрагментов в пределах субстрата, мономерный субстрат не содержит два или более субстратов, которые соединены вместе. Например, субстраты, представленные на схеме 1, являются мономерными, так как они не связаны с другим субстратом.

В некоторых вариантах осуществления субстрат настоящего изобретения содержит субстрат, описанный в изобретении. В некоторых вариантах субстрат настоящего изобретения содержит субстрат, представленный на схеме 1, и/или субстрат, описанный в примерах, представленных в описании. Субстрат настоящего изобретения может быть использован для получения полимера настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления субстрат, который может представлять собой многофункциональный органический субстрат, который может быть синтетическим, может содержать сопряженный фрагмент, имеющий два или более прикрепленных реакционноспособных фрагмента. Сопряженный фрагмент может содержать звено -С=N-N=C- и/или арил. Понятие «звено», как используется в данном описании, используется взаимозаменяемо с определением «сегмент». Два или несколько реакционноспособных фрагментов могут быть одинаковыми и/или разными и могут содержать производное индола, производное пиррола, производное катехина, тирозил-производное, производное тианафтена и/или производное катехоламина. В некоторых вариантах осуществления субстрат может содержать три реакционноспособных фрагмента. В некоторых вариантах реакционноспособный фрагмент может быть прикреплен к сопряженному фрагменту через связующий агент, который может быть сопряженным.

В некоторых вариантах осуществления полимер настоящего изобретения содержит полимер, который описан в изобретении. В некоторых вариантах осуществления полимер настоящего изобретения содержит полимер, описанный в примерах, представленных в описании, например, но без ограничения, полимер, представленный в таблице 1. Способ настоящего изобретения может быть использован для получения полимера настоящего изобретения. В некоторых вариантах осуществления субстрат настоящего изобретения может быть использован в способе настоящего изобретения для получения полимера настоящего изобретения.

Полимер настоящего изобретения может быть сетчатым.

Определение «сетчатый», как используется относительно полимера настоящего изобретения, относится к поперечносшитому полимеру (то есть к полимеру, содержащему одну или несколько полимерных цепей, которые соединены друг с другом или непосредственно через ковалентное присоединение и/или через фрагмент или группу), где полимерные цепи поперечносшитого полимера взаимно связаны на двух или более участках в пределах полимерных цепей. В некоторых вариантах осуществления поперечные связи (то есть связи, соединяющие одну или более полимерных цепей) в сетчатом полимере настоящего изобретения содержат сопряженный фрагмент. В некоторых вариантах осуществления поперечносшитый и/или сетчатый полимер настоящего изобретения может содержать звено -C=N-N=C- и/или звено -C=N-R-N=C-, где R представляет собой сопряженный фрагмент и/или арил. В некоторых вариантах осуществления одна или несколько поперечных связей поперечносшитого и/или сетчатого полимера настоящего изобретения могут содержать звено -C=N-N=C- и/или звено -C=N-R-N=C-, где R представляет собой сопряженный фрагмент и/или арил.

В соответствии с некоторыми вариантами осуществления предложен способ получения полиазинового полимера, включающий взаимодействие органического субстрата, содержащего по меньшей мере два альдегида и/или кетона, с мультиамином с образованием органического полиазинового полимера. Способ также включает окисление указанного полиазинового полимера с образованием поперечносшитого полиазинового полимера. Стадия окисления может быть проведена путем ферментативной оксидативной полимеризации с помощью оксидазы и/или путем химической оксидативной полимеризации с помощью окисляющего агента. Органический субстрат может быть природным или синтетическим субстратом.

В некоторых вариантах осуществления органический субстрат может быть диальдегидом и/или триальдегидом, а мультиамин может быть диамином и/или триамином. Схемы типичных взаимодействий между диамином и диальдегидом показаны на схеме 3, где R представляет собой сопряженный фрагмент и/или арил, а n является целым числом от 2 до 1000000.

Схема 3: Типичные реакции диамина и диальдегида (R представляет собой сопряженный фрагмент и/или арил, и n является целым числом от 2 до 1000000)

Таким образом, полиазиновый полимер, который может быть поперечносшитым или сетчатым, может содержать звено, имеющее структуру из одной или более структур из числа:

,

,

и

,

где R представляет собой сопряженный фрагмент и/или арил.

Другие схемы типичных реакций между диальдегидом и/или триальдегидом и диамином и/или триамином показаны на схеме 4, где R и R’, каждый независимо друг от друга представляет собой сопряженный фрагмент и/или арил, и n представляет собой число от 2 до 1000000.

Схема 4: Типичные реакции диамина и/или триамина и диальдегида и/или триальдегида (R и R’, каждый независимо друг от друга представляет собой сопряженный фрагмент и/или арил, и n представляет собой число от 2 до 1000000)