探索有效的聚合方法，構(gòu)建結(jié)構(gòu)新穎、性能優(yōu)異的高分子材料，對學(xué)術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新都具有重要意義。雜環(huán)聚合物是一類先進的功能材料，由于其獨特的力學(xué)、光物理和電學(xué)性能，多年來備受關(guān)注。雜原子的引入通常能賦予聚合物許多意想不到的特性，使其在光電子學(xué)、生物醫(yī)學(xué)科學(xué)、化學(xué)傳感器等方面具有廣泛的應(yīng)用。其中，含氮聚合物因其優(yōu)異的性能而受到人們的特別關(guān)注。
胺類化合物是一類廉價、通用且易于獲得的原料，并且已廣泛用于精細化學(xué)品，生物醫(yī)學(xué)，聚合物等領(lǐng)域。近年來，研究者們開發(fā)了許多基于胺的聚合方法來制備含氮功能性聚合物，例如氨基-炔-點擊聚合，A3偶聯(lián)聚合，Ugi四組分聚合，醛和胺的酰胺化等。在許多實例中，自發(fā)的氨基-炔點擊聚合由于其反應(yīng)條件溫和，效率高，選擇性好，易于分離和高分子量等特性而備受關(guān)注。由于多組分聚合已成為聚合物化學(xué)領(lǐng)域的一個新的研究前沿，并且由于其反應(yīng)條件溫和，原子經(jīng)濟性高，效率高，官能團耐受性好和產(chǎn)物結(jié)構(gòu)多樣等突出優(yōu)點而備受關(guān)注；谏鲜鰞(yōu)點，開發(fā)一種通過結(jié)合氨基-炔點擊反應(yīng)和多組分聚合來制備含氮雜環(huán)聚合物的新聚合方法將為獲得各種具有獨特功能的聚合材料提供一條極好的途徑。
近日，香港科技大學(xué)的唐本忠院士團隊（http://tangbz.ust.hk/）成功地實現(xiàn)了這一點。他們開發(fā)了一種簡便、高效的多組分串聯(lián)聚合方法，在溫和的反應(yīng)條件下，可以將商業(yè)上便宜易得的丁炔二酸二甲酯和二胺單體成功地轉(zhuǎn)化為了功能性聚氨基馬來酰亞胺。通過氨基-炔點擊反應(yīng)和閉關(guān)環(huán)反應(yīng)，原位生成聚氨基馬來酰亞胺。此外，該多組分串聯(lián)聚合可以在單體化學(xué)計量不平衡的條件下進行。通過對反應(yīng)條件的系統(tǒng)優(yōu)化，得到了分子量可高達17800，結(jié)構(gòu)明確，具有良好的溶解性和熱穩(wěn)定性的聚氨基馬來酰亞胺化合物，收率高達99%。值得一提的是，所得到的聚氨基馬來酰亞胺可以作為大單體進行進一步聚合，得到具有延長鏈的大分子或嵌段共聚物。
圖1. 多組分炔-胺串聯(lián)聚合制備聚氨基馬來酰亞胺
圖2. 通過氨基-炔點擊聚合進行后聚合反應(yīng)
有趣的是，他們所得到的聚氨基馬來酰亞胺化合物表現(xiàn)出非傳統(tǒng)發(fā)光的特性，在稀溶液和聚集狀態(tài)下都具有優(yōu)越的發(fā)光性能。此外，這類聚合物的發(fā)光性能可以通過調(diào)節(jié)所連接的鏈子的長度來進行有效地調(diào)控。該團隊開發(fā)的聚合物表現(xiàn)出較低的細胞毒性，這使得其在生物成像上也具有巨大的應(yīng)用潛力。因此，該團隊開發(fā)的多組分串聯(lián)聚合策略為新型多功能高分子材料的合成開辟了一條新的途徑。
這一成果近期發(fā)表在Macromolecules 上。論文的第一作者為香港科技大學(xué)的何本釗博士，共同第一作者為香港科技大學(xué)的張靜博士，通訊作者為香港科技大學(xué)的唐本忠院士，共同通訊作者為香港科技大學(xué)的林榮業(yè)教授。
論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acs.macromol.0c00525
