自然界中的許多生物大分子，如核酸和蛋白質，都具有精準的序列和復雜的功能。這些生物大分子中的精確序列結構對其功能的表達起到了關鍵的作用。受自然界啟發，對合成聚合物的序列調控，即將特定功能基團植入聚合物鏈的指定位置，近年來受到越來越多的關注。相比于逐步聚合方法，連鎖聚合由于其機理不同，實現聚合物序列調控的難度和挑戰性較大，因此聚合物序列調控也被看作高分子合成領域的“圣杯”。盡管學術界已經發展出多種調控聚合物序列的方法，高分子研究人員仍一直致力于探索操作簡便且高效的序列調控方法。近日，蘇州大學張正彪教授研究團隊利用呋喃保護的馬來酰亞胺作為一種潛在單體（Latent Monomer），僅通過程序地改變聚合溫度，即可簡便高效地制備序列可控的聚合物。
圖 1. 基于潛在單體策略的聚合物序列調控示意圖。
蘇州大學研究團隊發展的基于潛在單體的序列調控策略操作簡便且單元序列明晰。他們將呋喃保護的馬來酰亞胺作為潛在單體，苯乙烯作為共聚單體，利用可控自由基聚合方法進行序列調控。該呋喃保護的馬來酰亞胺潛在單體在自由基聚合條件下，既不能均聚，也無法與苯乙烯發生共聚。將潛在單體與苯乙烯按照一定配比投料，在相對較低的溫度下（40 ℃），苯乙烯單體開始進行均聚，生成“活性”的聚苯乙烯鏈段；反應一段時間以后，將聚合反應轉移到高溫（110 ℃）條件下，該潛在單體發生逆Diels-Alder反應而脫除呋喃保護基團，生成可發生聚合的馬來酰亞胺單體，其立即與苯乙烯發生交叉共聚合，從而生成苯乙烯/馬來酰亞胺雜化的聚合物鏈段。在可控自由基聚合過程中，通過程序地改變聚合溫度（如40 ℃–110 ℃–40 ℃–110 ℃），可將馬來酰亞胺單體嵌入聚合物鏈的指定位置，從而實現序列調控。
圖 2. 程序改變聚合溫度實現聚合物序列調控。
進一步地，在苯乙烯/馬來酰亞胺單體/潛在單體的三元共聚體系中，通過程序地改變聚合溫度，獲得了序列可控的三元共聚物。同時，在潛在單體分子中引入可“點擊”的功能基團（如炔基），利用該策略成功地將功能基團植入聚合物鏈的指定位置。這種基于潛在單體的聚合物序列調控策略創意新穎、操作簡便，為聚合物序列調控提供了新思路。
圖 3. 基于潛在單體策略的三元共聚物序列調控。
這一成果近期發表在《Angewandte Chemie International Edition》上。
論文鏈接：http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201610305/full
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