螺旋聚苯乙炔是一类典型的动态螺旋聚合物,具有较低的螺旋反转势垒,手性可以通过溶剂、金属离子或溶液温度等多种外界刺激而改变。通过超分子作用或动态共价化学构筑螺旋聚合物,以实现其手性的多重刺激响应性,在构筑手性聚合物并拓展其在不同领域的潜在应用,均具有重要价值。
图1、树枝化聚苯乙炔与氨基酸通过席夫碱成键实现单手性的诱导
近日,上海大学仿生与智能高分子国际联合实验室李文/张阿方教授团队报道了一类通过动态共价化学键构筑的具有多重响应的手性树枝化螺旋聚苯乙炔共聚物。这类共聚物分别含有树形烷氧醚的非手性基元以及醛基和氨基酸经动态席夫碱组成的手性基元,实现了分子水平上的构型动态共价化学和聚合物的手性构象动态性的结合。这类共聚物分别由大单体路线和接枝路线得以合成(图2)。其中,树枝化烷氧醚侧基赋予聚合物独特的温敏特性(图3),而温度敏感赋予共聚物螺旋构象以动态特性。席夫碱键的稳定性与共聚物的温敏过程相关,并密切依赖于水相pH值。有趣的是,外加氨基酸对共聚物的螺旋构象有着至关重要的作用。两种路线制备的聚合物手性诱导机制完全不同,大单体路线中的酯键共聚物表现出较强且稳定的螺旋构象,而酰胺键共聚物则表现出明显的动态可调控性(图4);接枝路线合成的共聚物会随着氨基酸的加入显著增强亚胺键和酰胺键的相互作用,使得酰胺键共聚物的手性传递更为有效(图5-图8)。这项研究工作为理解共聚物的结构与诱导动态螺旋之间关系提供了新思路,为开发手性动态可调控的材料提供了新路径。
图8、树枝化聚苯乙炔的动态螺旋调控机理示意图
原文链接:https://doi.org/10.1021/acs.macromol.3c01405
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