Angew. Chem.:基于可控烯烃易位聚合的功能聚缩醛合成及性能调控

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发展可降解的功能高分子材料已成为材料领域的重要主题之一,其关键在于在聚合物主链中引入可降解基团。由于缩醛通常在酸性条件下发生降解,生成中性的降解产物,而在碱、氧化、还原等多种条件下能保持较好的化学稳定性,聚缩醛在生物医学、材料学等领域的应用日益受到重视。但聚缩醛的合成以往大多采用缩聚的方法,功能性和聚合可控性不足,限制了其应用潜力。

近日,华南理工大学付良兵教授课题组以糖、糠醇和阿拉伯糖等生物质及其衍生物为原料,通过合理设计制备了一系列适用于烯烃易位聚合的、立体化学明确的烯炔烃单体,以此为基础发展了一种高效、多样的合成功能聚缩醛的平台化方法。

通过条件优化实现了可控级联烯炔烃易位聚合,得到尺寸可调、分子量多分散性指数较低的线性和瓶刷状聚合物。动力学研究证实和嵌段共聚物的成功合成证实了该聚合具备活性聚合的特征。该方法具有具备较好的官能团耐受性,且利用聚合物上合适的悬垂基团,如五氟酚酯、苄氯等实现聚合后修饰和大分子单体的合成。此外,使用适当光学纯的原料可制备手性聚合物。

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作者通过一系列降解实验证实该类聚合物具备均衡的稳定性和可调的降解性。聚合物在碱性条件下稳定,而通过变换取代基的位置,能实现酸敏降解速率的调控。进一步利用缩醛和半缩醛稳定性和性能的差异,在结构中引入光响应性基团(邻硝基苄基)可赋予所得聚缩醛以光降解性,并通过二嵌段聚合物的选择性降解和对照实验得到验证,为进一步实现光降解聚合物的便捷合成奠定基础。

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最后,对该方法的应用潜力进行了探究,通过含PEG大分子单子与含AIEgen的单体进行嵌段和随机共聚,获得具有AIE效应和自组装能力的主链可降解聚合物。TEM和DLS测试表明形成的纳米颗粒粒径较均一。最后,纳米颗粒在酸性条件下发生结构崩解,并导致荧光淬灭。以上工作为功能多样和性能可调的聚缩醛材料的合成和应用提供重要参考。

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文信息

Biomass-Derived Functional Polyacetals via Controlled Cascade Enyne Metathesis Polymerization: Tunable Degradability, Postpolymerization Modification, and Self-Assembly

Yuan Tao, Bixia Xie, Jingrong Liu Changquan Lin, Yanli Feng, Jiazhou Jiang, Yuhan Peng, Lijun Liu, Prof. Dr. Junpeng Zhao, Prof. Dr. Liangbing Fu


Angewandte Chemie International Edition

DOI: 10.1002/anie.202503022


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