導讀
近日，合肥工業大學化學與化工學院吳宗銓教授團隊在手性高分子可控合成領域取得新進展。相關研究成果以「Selective Synthesis of Single-Handed Helical Polymers from Achiral Monomer and A Mechanism Study on Helix-SenseSelective Polymerization」為題發表在國際著名學術期刊《德國應用化學》上（Angewandte Chemie International Edition）。論文第一作者為該院青年教師周麗，博士生許訓徽和蔣志強為共同第一作者。
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圖1.由非手性單體螺旋選擇性合成單手性螺旋聚異腈
螺旋結構在自然界中廣泛存在，如蛋白質的α-螺旋和脫氧核糖核酸(DNA)的雙螺旋結構等。人工合成的螺旋聚合物不僅能夠模仿天然大分子的某些結構和功能，而且更容易開發新型的功能聚合物。目前，光學活性的螺旋聚合物大都是利用手性單體聚合得到的，但是手性原料來源有限，且價格較高。
針對上述難題，該科研團隊報導了一種新型Pd(II)/L1-5S/R催化體系，該催化劑能夠高效引發非手性異腈單體活性聚合，生成單手性的螺旋聚異腈(圖1)。此外，鈀催化劑的手性可以控制聚合反應的螺旋選擇性，調控鈀催化劑上雙膦配體的手性和位阻能夠有效調控聚異腈的螺旋手性和聚合反應的螺旋選擇性。此外，該研究工作還提出了聚合過程中自終止現象的機理，並通過配體交換反應和調控配體的位阻等方法進一步確證了該聚合反應的機理(圖1)。
圖2. 聚合物poly-1150(L1R) (a),P-poly-1150(L1R) (b),M-poly-150(L1R) (c)P-poly-1300(L1R) (d)的AFM圖像
該科研團隊利用原子力顯微鏡(AFM)確證了聚合物的螺旋結構，清晰的觀察到了螺旋聚合物的鏈長、螺旋方向和螺距(圖2)。並且根據AFM計算出這些聚合物的螺旋對映體過量百分比(eeh)均能達到99%以上。該研究工作發展了一種新的螺旋選擇性聚合催化體系，揭示了新的螺旋選擇性聚合機理，為精確合成新型手性材料提供了一種新途徑。
該研究工作得到了國家自然科學基金委和中央高校基本科研業務費的經費支持。
論文連結為：https://doi.org/10.1002/anie.202011661
來源：合肥工業大學
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