Angew. Chem. :嵌段共聚物中的“跨相区手性传递”

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手性传递是自然界中广泛存在的现象。它不仅与各种化学和物理过程相关,也在生物进化中扮演着重要的角色。更为重要的是,手性在多层级结构之间的传递对于各类非对称自组装结构的形成也起着关键的作用。因此,深入理解手性信息在多组分高分子中的“跨相区”传递规律具有重要的意义。


在前期研究的基础上,华南理工大学文韬教授与台湾清华大学何荣铭教授巧妙利用多嵌段共聚物的拓扑结构,揭示了手性在高分子多相区间的跨区传递规律。作者设计并合成了两类手性三嵌段共聚物:聚苯乙烯-聚氧化乙烯-聚左旋乳酸(PS-PEO-PLLA) 和聚苯乙烯-聚(4-乙烯基吡啶)-聚左旋乳酸 (PS-P4VP-PLLA)。这两个体系中含有相同的手性链段 (PLLA);中间链段与手性链段的相容性有着显著的不同:PEO和PLLA高度互容,而P4VP和PLLA有较强的相分离趋势。


在近似的分子量下,PS-PEO-PLLA 可以形成“螺旋相” (H* phase),表明手性从PLLA相区“出发”,“跨过”PEO相区,成功在PS相区进行了“手性表达”。与此相反,PS-P4VP-PLLA则自组装形成柱状相 (HC phase),说明P4VP的存在“阻断”了手性信息的传递和表达。



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为了进一步研究中间链段的长度对手性传递的影响,作者合成了具有不同长度中间链段长度的PS-PEO-PLLA和PS-P4VP-PLLA。结果表明,在PS-P4VP-PLLA中,即使中间链段的分子量仅有1200 g/mol,依然可以阻断手性的传递。对于PS-PEO-PLLA而言,手性信息的跨相区传递取决于中间段的分子量。当中间链段PEO的分子量达到10,000 g/mol时,手性信息无法进行传递。这是因为手性相互作用会被较长的柔性链耗散。

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在本工作中,作者通过多嵌段共聚物拓扑结构的设计实现了对“跨相区手性传递”的研究。特别地,研究表明中间段与手性段的相容性 (compatibility) 是“跨相区手性传递”的关键。该工作为手性传递的理解及手性自组装结构的调控提供了参考。 

文信息

Cross-domain Chirality Transfer in Self-Assembly of Chiral Block Copolymers

Jun Yuan, Po-Ting Chiu, Xiang Liu, Jiajia Zhou, Yingying Wang, Rong-Ming Ho, Tao Wen

文章的第一作者是华南理工大学前沿软物质学院的博士研究生袁俊(现为华南理工大学电子显微中心工程师)


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202317102

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