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  共軛高分子因其在光電子、生物電子等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用而引起了人們的極大興趣。共軛高分子的自組裝結(jié)構(gòu)對其性質(zhì)和功能有重要影響，在共軛高分子上引入自組裝嵌段鏈形成嵌段共聚物是調(diào)控自組裝性質(zhì)和拓展新性質(zhì)的重要途徑。螺旋是生物大分子最為重要的二級結(jié)構(gòu)，受自然界螺旋結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，螺旋高分子和螺旋超分子引起人們廣泛研究興趣，單手性螺螺旋高分子具有優(yōu)秀的自組裝性質(zhì)，將螺旋高分子引入到共軛高分子端基上形成嵌段共聚有望調(diào)控共軛高分子的自組裝模式，將具有自組裝性質(zhì)的螺旋高分子引入到共軛高分子端基上形成手性嵌段共聚物有望誘導(dǎo)不對稱活性自組裝，創(chuàng)制出具有獨(dú)特性質(zhì)和功能的新型手性材料。然而，不同主鏈結(jié)構(gòu)的嵌段共聚物的可控合成方法較為有限，通常有兩種方法，一是通過高效率的化學(xué)反應(yīng)將兩個高分子鏈的末端鏈接起來，制備不同主鏈結(jié)構(gòu)的嵌段共聚物；二是將一個高分子端基功能化，再通過端基擴(kuò)鏈反應(yīng)得到嵌段共聚物。這兩種方法一般都需要較為繁瑣的實驗操作，而且產(chǎn)物提純較為困難。因此，共軛高分子嵌段共聚物的精準(zhǔn)合成以及活性自組裝仍然是合成化學(xué)和超分子化學(xué)領(lǐng)域亟需解決的關(guān)鍵科學(xué)問題之一。受生物大分子精確螺旋結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，螺旋高分子的研究引起了人們?nèi)找嬖鲩L的興趣。

圖1. 共軛高分子-螺旋高分子嵌段共聚物活性自組裝誘導(dǎo)白光和圓偏振光

  針對上述問題，吉林大學(xué)吳宗銓教授課題組在Accounts of Chemical Research上撰寫綜述文章，總結(jié)了他們在共軛高分子嵌段共聚物的可控合成以及螺旋誘導(dǎo)不對稱活性自組裝并誘導(dǎo)發(fā)射全色白光和圓偏振光的研究工作（圖1）。吳宗銓課題組發(fā)展了一系列鈀、鎳等催化劑，實現(xiàn)了單一旋向螺旋聚異腈、聚聯(lián)烯以及聚卡賓的可控合成，利用鈀、鎳催化芳基單體與異腈（Acc. Chem. Res. 2021, 3953; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 806; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 7174;Angew. Chem. Int. Ed. 2022,e202204966;Nature Commun. 2023, 566）、聯(lián)烯（Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202217234）、重氮（J. Am. Chem. Soc. 2018, 17773;Nature Commun. 2022, 811; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202300882）等單體活性嵌段共聚，成功將螺旋聚異腈、聚聯(lián)烯、聚卡賓等引入到共軛高分子聚噻吩、聚芴、聚苯乙炔上，制備出了一系列具有可控分子量、窄分布的共軛高分子-螺旋高分子嵌段共聚物（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 16675–16682; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202207028）。

圖2. π-共軛嵌段螺旋聚合物的一鍋可控聚合及不對稱自組裝

圖3. π-共軛嵌段螺旋聚合物不對稱自組裝及圓偏振發(fā)光

  參考文獻(xiàn)：Na Liu, Run-Tan Gao, and Zong-Quan Wu,* Helix-Induced Asymmetric Self-Assembly of π-Conjugated Block Copolymers: From Controlled Syntheses to Distinct Properties

Cite this: Acc. Chem. Res. 2023, in press (ASAP); Publication Date: October 18, 2023.

  原文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.3c00425