螺旋结构在自然界中广泛存在,很多生物大分子也具有螺旋结构,如蛋白质的α-螺旋和脱氧核糖核酸 (DNA)的双螺旋结构等。生物大分子的螺旋结构在生命活动中起着重要作用,如分子识别、复制、遗传等生命功能都与螺旋结构有关。开展螺旋高分子的研究不仅能够模仿天然大分子的某些结构和功能,而且可以开发新的高分子结构体系,为发展新的功能高分子材料提供结构基础。
图1. 螺旋聚卡宾与端炔衍生物的端基功能化
该团队利用π-烯丙基氯化钯与Wei-phos (L)的配合物引发重氮酸酯单体活性聚合,获得分子量可控、分子量分布窄的螺旋聚卡宾。通过聚卡宾链端的Pd/L配合物催化该聚合物与端炔类化合物发生Sonogashira偶联反应,将一系列端炔修饰的功能基团 (2a-2c)或大分子链 (poly-3n)引入聚卡宾链端基上,实现了对螺旋聚卡宾的高效端功能化。例如:高分子化合物poly-3a60, poly-3b100, poly-3c60的末端炔与聚卡宾链端的高效偶联反应,制备出了螺旋聚卡宾与其他高分子的嵌段共聚物 (图1),核磁研究表明端基功能化的效率能达到95%以上 (图1)。他们还研究了嵌段共聚物poly-1a50-b-3a60在不同溶剂中的自组装行为。结果表明:在四氢呋喃中,聚合物poly-1a50-b-3a60以短棒胶束的状态存在 (图2a),随着不良溶剂异丙醇的加入,聚合物poly-1a50-b-3a60在四氢呋喃和异丙醇体积比为7:3的混合溶剂中组装为纤维 (图2b),继续增加混合溶剂中异丙醇的比例,聚合物在四氢呋喃和异丙醇体积比为6:4的混合溶剂中以碟状形貌存在 (图2c和2d)。
图2. 嵌段共聚物poly-1a50-b-3a60在不同溶剂中的AFM图像 (a) THF : IPA (v/v = 10 : 0);(b) THF : IPA = 7 : 3 (v/v); (c) THF : IPA = 6 : 4 (v/v); (d) c图中红色区域的放大图。
图3. (a) 聚合物poly-1b20-2c在365 nm波长光源照射下的紫外吸收随时间变化关系图;(b)聚合物poly-1b20-2c和poly-1b20+20的尺寸排阻色谱图 (流动相: THF, 温度: 40 °C)。
以上相关研究成果以A Versatile Method for the End-Functionalization of Polycarbenes为题发表在Macromolecular Rapid Communications (DOI: 10.1002/marc.202100630 )上。论文的第一作者为合肥工业大学化学与化工学院教师周丽,硕士生高润檀为共同第一作者,论文通讯作者为刘娜教授和吴宗铨教授。
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