多肽聚合物作為一類重要的生物材料,廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)/多肽模擬、抗菌、藥物與基因遞送、組織工程等領(lǐng)域。伯胺引發(fā)N-羧基環(huán)內(nèi)酸酐(NCA)開環(huán)聚合具有原料來源廣泛、結(jié)構(gòu)多樣等優(yōu)點(diǎn),一直是制備多肽聚合物的經(jīng)典方法,但面臨反應(yīng)速率慢、對水分敏感、可控性差及難以合成高分子量多肽聚合物等挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)催化劑雖能部分解決上述問題,卻難以兼顧快速與可控聚合,且多依賴于氫鍵作用,其分子間與分子內(nèi)氫鍵可能干擾催化效果。鑒于上述挑戰(zhàn),迫切需要探索一種新的催化策略,以同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速和可控的NCA聚合。
華東理工大學(xué)劉潤輝教授課題組長期致力于解決多肽聚合物合成的核心問題和挑戰(zhàn),在前期研究中首次建立了對水分耐受、超快速NCA聚合新方法,可在敞口容器中高效制備多肽聚合物(Nat. Protoc. 2024; Angew. Chem. Int. Ed. 2021; Nat. Commun. 2018; Chin. Chem. Lett. 2021)。該課題組近期受陽離子-偶極相互作用啟發(fā),提出了一種“單中心,三功能”的陽離子催化新策略,發(fā)現(xiàn)吡啶鎓鹽可作為一種新型陽離子催化劑,同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速和可控的NCA聚合,且催化劑多次回收后仍具備高效的催化性能。該研究成果以“Single-Center Trifunctional Organocatalyst Enables Fast and Controlled Polymerization on N-Carboxyanhydride”為題發(fā)表在ACS Central Science(DOI:10.1021/acscentsci.4c01346)。
圖1. 單中心三功能陽離子催化劑實(shí)現(xiàn)NCA快速、可控開環(huán)聚合
圖2. DMAPPCl催化NCA可控聚合
圖3. DMAPPCl催化NCA聚合動(dòng)力學(xué)和聚合物結(jié)構(gòu)表征
圖4. DMAPPCl催化NCA聚合機(jī)理研究
圖5. DMAPPCl催化NCA聚合DFT計(jì)算
圖6. DMAPPCl可回收性能研究
論文鏈接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.4c01346
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