共轭高分子因其在光电子、生物电子等领域的潜在应用而引起了人们的极大兴趣。共轭高分子的自组装结构对其性质和功能有重要影响，在共轭高分子上引入自组装嵌段链形成嵌段共聚物是调控自组装性质和拓展新性质的重要途径。螺旋是生物大分子最为重要的二级结构，受自然界螺旋结构的启发，螺旋高分子和螺旋超分子引起人们广泛研究兴趣，单手性螺螺旋高分子具有优秀的自组装性质，将螺旋高分子引入到共轭高分子端基上形成嵌段共聚有望调控共轭高分子的自组装模式，将具有自组装性质的螺旋高分子引入到共轭高分子端基上形成手性嵌段共聚物有望诱导不对称活性自组装，创制出具有独特性质和功能的新型手性材料。然而，不同主链结构的嵌段共聚物的可控合成方法较为有限，通常有两种方法，一是通过高效率的化学反应将两个高分子链的末端链接起来，制备不同主链结构的嵌段共聚物；二是将一个高分子端基功能化，再通过端基扩链反应得到嵌段共聚物。这两种方法一般都需要较为繁琐的实验操作，而且产物提纯较为困难。因此，共轭高分子嵌段共聚物的精准合成以及活性自组装仍然是合成化学和超分子化学领域亟需解决的关键科学问题之一。受生物大分子精确螺旋结构的启发，螺旋高分子的研究引起了人们日益增长的兴趣。

图1. 共轭高分子-螺旋高分子嵌段共聚物活性自组装诱导白光和圆偏振光

  针对上述问题，吉林大学吴宗铨教授课题组在Accounts of Chemical Research上撰写综述文章，总结了他们在共轭高分子嵌段共聚物的可控合成以及螺旋诱导不对称活性自组装并诱导发射全色白光和圆偏振光的研究工作（图1）。吴宗铨课题组发展了一系列钯、镍等催化剂，实现了单一旋向螺旋聚异腈、聚联烯以及聚卡宾的可控合成，利用钯、镍催化芳基单体与异腈（Acc. Chem. Res. 2021, 3953; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 806; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 7174;Angew. Chem. Int. Ed. 2022,e202204966;Nature Commun. 2023, 566）、联烯（Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202217234）、重氮（J. Am. Chem. Soc. 2018, 17773;Nature Commun. 2022, 811; Angew. Chem. Int. Ed. 2023, e202300882）等单体活性嵌段共聚，成功将螺旋聚异腈、聚联烯、聚卡宾等引入到共轭高分子聚噻吩、聚芴、聚苯乙炔上，制备出了一系列具有可控分子量、窄分布的共轭高分子-螺旋高分子嵌段共聚物（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 16675–16682; Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202207028）。

图2. π-共轭嵌段螺旋聚合物的一锅可控聚合及不对称自组装

图3. π-共轭嵌段螺旋聚合物不对称自组装及圆偏振发光

  参考文献：Na Liu, Run-Tan Gao, and Zong-Quan Wu,* Helix-Induced Asymmetric Self-Assembly of π-Conjugated Block Copolymers: From Controlled Syntheses to Distinct Properties

Cite this: Acc. Chem. Res. 2023, in press (ASAP); Publication Date: October 18, 2023.

  原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.accounts.3c00425