吉林大学吴宗铨教授团队 Angew：螺旋聚联烯可视化的手性诱导及其圆偏振发光、自分类和对映体分离性能

2023-02-09 来源：高分子科技

螺旋是生物大分子最重要的二级结构之一，也是实现其生命功能的重要结构基础，如蛋白质的α-螺旋和脱氧核糖核酸(DNA)的双螺旋结构等。受生物大分子螺旋结构和功能的启发，人工合成螺旋结构及功能探索引起了化学家们持续而广泛的研究兴趣。螺旋聚合物在手性自组装、不对称催化、手性药物传递、手性识别、对映体分离和圆偏振发光(CPL)等领域都有重要的应用前景。发展新的合成方法，从非手性材料中合成单手螺旋聚合物是一项艰巨的课题，精准构建螺旋聚合物具有重要意义。

图1.聚联烯的可视化的手性诱导及自分类和圆偏振发光

吉林大学化学学院，超分子结构与材料国家重点实验室的吴宗铨教授团队长期开展螺旋聚合物的精准合成及功能应用的研究工作。他们通过在钯、镍等金属上引入刚性的手性配体，发展出一系列高效、高选择性手性催化剂，实现了聚联烯、聚卡宾、螺旋聚异腈等聚合物的精准合成(Acc. Chem. Res. 2021, 54, 3953; Nat. Commun. 2023, 14, 566; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202204966; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202207028; Nat. Commun. 2022, 13, 811; Chem. Sci. 2022, 13, 1111; Chem. Sci. 2022, 13, 10375; ACS Catal. 2021, 11, 13838; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 7174; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 806; Angew. Chem., Int. Ed. 2020, 59, 16675; J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 17773)。近日，该团队在《Angew. Chem. Int. Ed.》期刊上发表了题为“Visible Helicity Induction and Memory in Polyallene toward Circularly Polarized Luminescence, Helicity Discrimination, and Enantiomer Separation” 的文章（DOI: 10.1002/anie.202217234）。该团队最近利用一种镍配合物催化剂，引发联烯类单体的活性可控聚合，制备分子量可控（M_n），分布窄（M_w/M_n）的聚联烯，并使用手性胺或醇作为诱导剂，得到单手性螺旋聚合物（图1，2）。所得到的单手性螺旋聚联烯具有手性记忆和存储的性能，在手性诱导剂被移除后也可以保持手性螺旋状态。该手性诱导过程是一个可视化的过程，外消旋的聚联烯在365 nm波长照射发射蓝色荧光，而诱导的单手性螺旋聚联烯则发射青色荧光并且具有圆偏振发光的性质（图2）。这些手性螺旋聚联烯在各种溶剂中能形成稳定的凝胶，手性螺旋聚联烯凝胶具有自愈合的性能；而外消旋的聚联烯由于螺旋手性诱导的自分类因素存在则不能形成凝胶（图3）。此外，诱导的手性螺旋聚联烯可以通过对映选择性析晶高效地分离对映体。

图2.聚联烯的可视化的手性诱导和圆偏振发光

图3. 凝胶状态的自分类

本研究的意义在于，发展了手性螺旋聚合物制备的新方法，从非手性聚合物利用手性诱导的方式制备单手性螺旋聚合物，实现了单手性的螺旋聚合物的可控制备，可以用于自我识别、手性拆分、液晶和自愈材料、信息存储和加密等领域的研究，为新型功能材料的合成提供了新的方法与研究思路。相关研究成果发表在Angew. Chem. Int. Ed. (DOI: 10.1002/anie.202217234)上。吴宗铨教授为论文通讯作者，吉林大学化学学院超分子结构与材料国家重点实验室为通讯作者单位。

论文链接：

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/anie.202217234

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/anie.202217234

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（责任编辑：xu）

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