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(duì)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(lèi)先進(jìn)的功能材料，由于其獨(dú)特的力學(xué)、光物理和電學(xué)性能，多年來(lái)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(lèi)化合物是一類(lèi)廉價(jià)、通用且易于獲得的原料，并且已廣泛用于精細(xì)化學(xué)品，生物醫(yī)學(xué)，聚合物等領(lǐng)域。近年來(lái)，研究者們開(kāi)發(fā)了許多基于胺的聚合方法來(lái)制備含氮功能性聚合物，例如氨基-炔-點(diǎn)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(shí)例中，自發(fā)的氨基-炔點(diǎn)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(gè)新的研究前沿，并且由于其反應(yīng)條件溫和，原子經(jīng)濟(jì)性高，效率高，官能團(tuán)耐受性好和產(chǎn)物結(jié)構(gòu)多樣等突出優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注；谏鲜鰞(yōu)點(diǎn)，開(kāi)發(fā)一種通過(guò)結(jié)合氨基-炔點(diǎn)擊反應(yīng)和多組分聚合來(lái)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(dú)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(tuán)隊(duì)（http://tangbz.ust.hk/）成功地實(shí)現(xiàn)了這一點(diǎn)。他們開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)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(lái)酰亞胺。通過(guò)氨基-炔點(diǎn)擊反應(yīng)和閉關(guān)環(huán)反應(yīng)，原位生成聚氨基馬來(lái)酰亞胺。此外，該多組分串聯(lián)聚合可以在單體化學(xué)計(jì)量不平衡的條件下進(jìn)行。通過(guò)對(duì)反應(yīng)條件的系統(tǒng)優(yōu)化，得到了分子量可高達(dá)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(lái)酰亞胺化合物，收率高達(dá)99%。值得一提的是，所得到的聚氨基馬來(lái)酰亞胺可以作為大單體進(jìn)行進(jìn)一步聚合，得到具有延長(zhǎng)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(lái)酰亞胺
圖2. 通過(guò)氨基-炔點(diǎn)擊聚合進(jìn)行后聚合反應(yīng)
有趣的是，他們所得到的聚氨基馬來(lái)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(lèi)聚合物的發(fā)光性能可以通過(guò)調(diào)節(jié)所連接的鏈子的長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行有效地調(diào)控。該團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的聚合物表現(xiàn)出較低的細(xì)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(tuán)隊(duì)開(kāi)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(kāi)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
