常州大学蒋必彪/杨宏军团队 Macromolecules：质子转移聚合合成高分子量可降解聚合物

2022-09-14 来源：高分子科技

可降解聚合物的合成一直是高分子科学发展的前沿课题。目前，可降解聚合物多由缩聚或开环聚合的方法制备，但是这些方法或局限于单体种类有限，或困囿于聚合成本太高，发展受限。乙烯基单体种类众多、成本低廉，如若能通过特殊的合成方法（如质子转移聚合）将乙烯基单体合成可降解聚合物则极具发展前景。但是，这类反应机理不明确，副反应众多，更重要的是产物分子量太低，因此缺乏必要的力学性能。

常州大学蒋必彪/杨宏军团队长期从事聚合物合成反应方法的研究。针对这一难题，该课题组详细研究了质子转移聚合的反应过程，并发现此聚合反应中的副反应主要为Rauhut-Currier （RC）反应（图1）。该反应导致了体系中羟基和双键比例严重失衡，因此无法得到高分子量聚合物。为此，该课题组提出通过在向聚合体系的引入少量二烯烃来调节羟基和双键比例的策略。一方面，补加的二烯烃可以弥补原有双键因RC反应导致的缺失，另一方面利用RC反应可将聚合物链偶合（图2）。通过上述策略，该课题组最终借助质子转移聚合方法成功合成了重均分子量高达355.8 kg/mol的可降解聚合物。

图1. 质子转移聚合反应中，Rauhut-Currier 反应影响制备聚合物的分子量。

图2. 二烯烃的偶联剂作用合成高分子量可降解聚合物。

在此基础上，该课题组还通过质子转移共聚反应得到了最大拉伸强度为30 MPa，断裂伸长率为到27.8%的可降解聚合物材料。更重要的是，该聚合物材料因具有特殊的尼龙3结构，不仅没有细胞毒性，而且可以明显提高细胞活力（图3）。

图3. (a) MTT法测定不同浓度的S₃和PEI的细胞活力;(b) Hoechst 33258细胞与DOX-S₃孵育后的荧光显微镜图像以及合并图像。

这项工作以“Preparing Degradable Polymers with Promising Mechanical Properties by Hydrogen Transfer Polymerization”为题，发表在Macromolecules上（DOI：org/10.1021/acs.macromol.2c01305）。本研究由江苏省自然科学优秀青年基金(BK20170056)和江苏省高等学校学术重点项目(PAPD)资助。第一完成人为常州大学硕士研究生姚洪新。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.2c01305

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（责任编辑：xu）

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