搜索:  
合工大吴宗铨教授课题组:螺旋聚卡宾的高效端功能化
2021-11-21  来源:高分子科技

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某些结构和功能,而且可以开发的高分子结构体系,为发展新的功能高分子材料提供结构基础。


  合肥工业大学吴宗铨教授课题组长期开展螺旋高分子的研究工作,取得了一系列研究成果(Acc. Chem. Res. 2021, 54, 3953-3967)近期他们开发出新的钯催化剂,实现了螺旋聚卡宾的可控合成,发展出了新结构的螺旋高分子(J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 17773-17781; Macromolecules 2019, 52, 7260-7266. )高分子端基功能高分子聚合物端基上引入新的功能基团,赋予性质和功能高分子功能化的重要手段。吴宗铨教授课题组近期报道一种简便高效的合成方法,实现了螺旋聚卡宾的高效端基功能化。

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,实现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高效偶联反应,制备了螺旋聚卡宾与其他高分子的嵌段共聚物 (1)核磁研究表明端基功能化的效率能达到95%以上 (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 (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 (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 (2c2d)


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。


  端基功能化的聚卡宾poly-1b20-2c端基具有蒽结构单元,接着,该团队对poly-1b20-2c进行了光交联的扩链研究。结果发现:在波长为365 nm的光源照射下,随着时间的延长,聚合物的紫外吸收逐渐降低,100 min之后其紫外吸收基本不再发生变化 (3a)。同时,从尺寸排阻色谱图中也可以看出交联后的聚合物poly-1b20+20分子量与poly-1b20-2c相比增加了近一倍,进一步证明了光交联反应的发生 (3b)


3. (a) 聚合物poly-1b20-2c365 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-1b20-2cpoly-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A Versatile Method for the End-Functionalization of Polycarbenes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吴宗铨教授


  论文链接:https://doi.org/10.1002/marc.202100630
版权与免责声明:中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载,请联系邮箱:info@polymer.cn,并请注明出处。
(责任编辑:xu)
】【打印】【关闭

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯
更多>>科教新闻