螺旋結構在自然界中廣泛存在，很多生物大分子也具有螺旋結構，如蛋白質的α-螺旋和脫氧核糖核酸 (DNA)的雙螺旋結構等。生物大分子的螺旋結構在生命活動中起著重要作用，如分子識別、復制、遺傳等生命功能都與螺旋結構有關。開展螺旋高分子的研究不僅能夠模仿天然大分子的某些結構和功能，而且可以開發(fā)新的高分子結構體系，為發(fā)展新的功能高分子材料提供結構基礎。
圖1. 螺旋聚卡賓與端炔衍生物的端基功能化
該團隊利用π-烯丙基氯化鈀與Wei-phos (L)的配合物引發(fā)重氮酸酯單體活性聚合，獲得分子量可控、分子量分布窄的螺旋聚卡賓。通過聚卡賓鏈端的Pd/L配合物催化該聚合物與端炔類化合物發(fā)生Sonogashira偶聯(lián)反應，將一系列端炔修飾的功能基團 (2a-2c)或大分子鏈 (poly-3n)引入聚卡賓鏈端基上，實現了對螺旋聚卡賓的高效端功能化。例如：高分子化合物poly-3a60, poly-3b100, poly-3c60的末端炔與聚卡賓鏈端的高效偶聯(lián)反應，制備出了螺旋聚卡賓與其他高分子的嵌段共聚物 (圖1)，核磁研究表明端基功能化的效率能達到95%以上 (圖1)。他們還研究了嵌段共聚物poly-1a50-b-3a60在不同溶劑中的自組裝行為。結果表明：在四氫呋喃中，聚合物poly-1a50-b-3a60以短棒膠束的狀態(tài)存在 (圖2a)，隨著不良溶劑異丙醇的加入，聚合物poly-1a50-b-3a60在四氫呋喃和異丙醇體積比為7:3的混合溶劑中組裝為纖維 (圖2b)，繼續(xù)增加混合溶劑中異丙醇的比例，聚合物在四氫呋喃和異丙醇體積比為6:4的混合溶劑中以碟狀形貌存在 (圖2c和2d)。
圖3. (a) 聚合物poly-1b20-2c在365 nm波長光源照射下的紫外吸收隨時間變化關系圖；(b)聚合物poly-1b20-2c和poly-1b20+20的尺寸排阻色譜圖 (流動相: THF, 溫度: 40 °C)。
以上相關研究成果以A Versatile Method for the End-Functionalization of Polycarbenes為題發(fā)表在Macromolecular Rapid Communications (DOI: 10.1002/marc.202100630 )上。論文的第一作者為合肥工業(yè)大學化學與化工學院教師周麗，碩士生高潤檀為共同第一作者，論文通訊作者為劉娜教授和吳宗銓教授。
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