建立條件溫和、便捷高效、高選擇性和原子經(jīng)濟的新型聚合反應(yīng)，并制備新型功能高分子材料，是高分子合成化學(xué)發(fā)展的核心。含氮雜環(huán)聚合物通常具有獨特的光電、力學(xué)與生物等性能，因而被廣泛應(yīng)用于光電材料、化學(xué)傳感、生物成像與診斷等諸多高新技術(shù)領(lǐng)域。
基于異腈的多組分聚合具有單體易得、反應(yīng)條件溫和、聚合物結(jié)構(gòu)可控、原子經(jīng)濟性高等優(yōu)點，在高分子合成化學(xué)領(lǐng)域引起了廣泛關(guān)注。近年來，華南理工大學(xué)唐本忠院士團隊秦安軍教授基于異腈單體，發(fā)展了一系列高效、溫和的新型聚合反應(yīng)，制備得到一系列功能聚合物(Macromolecules 2017, 50, 8554–8561；Macromolecules 2021, 54, 4112–4119)。
通過多組分環(huán)化聚合反應(yīng)，雙官能度的異腈單體可以參與無金屬催化的一鍋反應(yīng)，從而制備出具有天然生物活性和生物相容性的新型雜環(huán)聚合物。但是，基于異腈單體開發(fā)高效的聚合反應(yīng)目前仍存在反應(yīng)單一、單體有限、聚合物分子量低以及各種副反應(yīng)導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)缺陷等許多挑戰(zhàn)。
基于上述背景，華南理工大學(xué)唐本忠院士團隊秦安軍教授等近期發(fā)展了無需催化劑的異腈、異氰酸酯和酯炔單體的多組分環(huán)化聚合反應(yīng)，一鍋法高產(chǎn)率(高達(dá)85%)制備得到了高分子量(Mw高達(dá)29000)、高熱穩(wěn)定性、溶解性及成膜性良好的含氮雜環(huán)聚合物(圖1)。
圖1 異腈、異氰酸酯與酯炔單體的聚合反應(yīng)
該聚合反應(yīng)具有良好的單體適應(yīng)性，脂肪族和芳香族異腈單體均可很好地進行反應(yīng)。通過旋涂法制備的聚合物薄膜，在632.8 nm波長范圍內(nèi)的折光指數(shù)(RI)可達(dá)1.71 (如圖2)，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)高分子材料，在光學(xué)器件領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。
圖2 聚合物薄膜的折光指數(shù)隨波長變化的曲線
相關(guān)結(jié)果以“Multicomponent Polymerization of Alkynes, Isocyanides, and Isocyanates toward Heterocyclic Polymers”為題發(fā)表于Macromolecules（DOI：10.1021/acs.macromol.1c00556）上。論文作者為華南理工大學(xué)王曉蘅碩士，通訊作者為華南理工大學(xué)秦安軍教授。
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.1c00556
