探索有效的聚合方法，构建结构新颖、性能优异的高分子材料，对学术研究和产业创新都具有重要意义。杂环聚合物是一类先进的功能材料，由于其独特的力学、光物理和电学性能，多年来备受关注。杂原子的引入通常能赋予聚合物许多意想不到的特性，使其在光电子学、生物医学科学、化学传感器等方面具有广泛的应用。其中，含氮聚合物因其优异的性能而受到人们的特别关注。
胺类化合物是一类廉价、通用且易于获得的原料，并且已广泛用于精细化学品，生物医学，聚合物等领域。近年来，研究者们开发了许多基于胺的聚合方法来制备含氮功能性聚合物，例如氨基-炔-点击聚合，A3偶联聚合，Ugi四组分聚合，醛和胺的酰胺化等。在许多实例中，自发的氨基-炔点击聚合由于其反应条件温和，效率高，选择性好，易于分离和高分子量等特性而备受关注。由于多组分聚合已成为聚合物化学领域的一个新的研究前沿，并且由于其反应条件温和，原子经济性高，效率高，官能团耐受性好和产物结构多样等突出优点而备受关注。基于上述优点，开发一种通过结合氨基-炔点击反应和多组分聚合来制备含氮杂环聚合物的新聚合方法将为获得各种具有独特功能的聚合材料提供一条极好的途径。
近日，香港科技大学的唐本忠院士团队（http://tangbz.ust.hk/）成功地实现了这一点。他们开发了一种简便、高效的多组分串联聚合方法，在温和的反应条件下，可以将商业上便宜易得的丁炔二酸二甲酯和二胺单体成功地转化为了功能性聚氨基马来酰亚胺。通过氨基-炔点击反应和闭关环反应，原位生成聚氨基马来酰亚胺。此外，该多组分串联聚合可以在单体化学计量不平衡的条件下进行。通过对反应条件的系统优化，得到了分子量可高达17800，结构明确，具有良好的溶解性和热稳定性的聚氨基马来酰亚胺化合物，收率高达99%。值得一提的是，所得到的聚氨基马来酰亚胺可以作为大单体进行进一步聚合，得到具有延长链的大分子或嵌段共聚物。
图1. 多组分炔-胺串联聚合制备聚氨基马来酰亚胺
图2. 通过氨基-炔点击聚合进行后聚合反应
有趣的是，他们所得到的聚氨基马来酰亚胺化合物表现出非传统发光的特性，在稀溶液和聚集状态下都具有优越的发光性能。此外，这类聚合物的发光性能可以通过调节所连接的链子的长度来进行有效地调控。该团队开发的聚合物表现出较低的细胞毒性，这使得其在生物成像上也具有巨大的应用潜力。因此，该团队开发的多组分串联聚合策略为新型多功能高分子材料的合成开辟了一条新的途径。
这一成果近期发表在Macromolecules 上。论文的第一作者为香港科技大学的何本钊博士，共同第一作者为香港科技大学的张静博士，通讯作者为香港科技大学的唐本忠院士，共同通讯作者为香港科技大学的林荣业教授。
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.0c00525
