自然界中存在的許多生物大分子,如核酸和蛋白質,都具有精確的序列結構,這些精確序列結構對其功能的表達起到了關鍵的作用。而在合成高分子領域,大量研究表明序列結構對高分子的性能也有著重要的影響。最近,研究人員將具有精確序列結構的高分子作為一種新型信息存儲載體,表現出很好的應用前景。然而,由于合成高分子的聚合機理比較特殊,要實現其序列結構的調控具有很大的難度。因此,序列可控高分子的高效合成方法、序列結構與性能關系以及應用研究是近年來高分子科學研究領域的熱點方向之一。
蘇州大學張正彪教授課題組一直致力于序列可控高分子的合成研究。在前期工作中,他們創新地利用乙烯吡啶單體與氟醇溶劑之間的強氫鍵作用來構建“超分子單體”,并發現氟醇分子的電子誘導和體積位阻雙重效應使得聚合過程呈現出交替共聚傾向。近期,該課題組提出了一種利用“休眠單體”進行序列調控的新策略:首先利用呋喃/馬來酰亞胺之間的溫度響應性動態共價鍵構建“休眠單體”,僅僅通過改變聚合溫度,便實現了序列可控高分子的高效和定制合成;進一步地,他們利用具有多重反應特性的馬來酰亞胺作為“合成子”,通過合理的結構設計,高效合成了具有單一分子量且序列結構精確的高分子。該高分子中的序列信息可通過串聯質譜進行有效讀取,是一種潛在的信息存儲載體(圖1)。
圖1(a) 序列精確高分子的合成; (b) 串聯質譜(MALDI TOF MS/MS)讀取序列信息
張正彪教授課題組在《高分子學報》2018年第9期發表的專論中系統介紹了序列可控高分子的合成及應用的研究進展。他們首先介紹了序列可控與序列精確兩個名詞間的內在聯系及區別;隨后,專論總結了近年來國內外在序列可控高分子領域的研究進展,著重介紹了該課題組的系列研究成果,如“超分子單體”、“休眠單體”以及“馬來酰亞胺合成子”三種序列可控高分子的合成新策略;最后,他們對序列結構與高分子性能之間的關系以及序列可控高分子的研究進展作了介紹。專論指出隨著有機合成和高分子合成新方法的出現,序列可控高分子的合成手段將會得到大大拓展,序列可控高分子的結構-性能關系以及應用研究將會進一步深化。
論文鏈接:http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/newcreate/gfzxb20180101zhangzhengbiao.pdf
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