近日，華南理工大學(xué)秦安軍教授和唐本忠院士報道了二異氰基乙酸酯的新型聚合反應(yīng)。該反應(yīng)以醋酸銀為催化劑，在乙腈或DMF中，于室溫下反應(yīng)2 h即可生成重均分子量高達(dá)32500的可溶性的聚咪唑，產(chǎn)率高達(dá)94%。值得指出的是，該反應(yīng)以單組分的形式進(jìn)行，和一般的雙組分或多組分的形式相比，具有諸如操作簡便、無需考慮單體比例等優(yōu)點。此外，聚合產(chǎn)物聚咪唑可以同鹵代化合物反應(yīng)，通過一步簡單的后修飾，成功地實現(xiàn)其離子化，成功制備了聚電解質(zhì)。不僅如此，他們通過將具有聚集誘導(dǎo)發(fā)光(AIE)特性的四苯基乙烯（TPE）基元引入聚合物鏈中，制備了具有AIE性質(zhì)的聚合物。該反應(yīng)是制備聚咪唑有力的工具，有望在材料和生物等領(lǐng)域得以應(yīng)用。上述成果以“Single Component Polymerization of Diisocyanoacetates toward Polyimidazoles”為題發(fā)表在高分子著名期刊Macromolecules上，第一作者為華南理工大學(xué)博士生程天宇。
模型反應(yīng)及模型化合物2的制備路線圖
單體二異氰基乙酸酯M1—M5的合成路線圖
單體M1—M5通過聚合反應(yīng)生成聚咪唑PI—PV
單體M2（A）和對應(yīng)的聚合物PII（B）的紅外光譜圖
利用在線紅外（reactIR）對聚合反應(yīng)機(jī)理的研究
M2(A)、PII（B）和模型化合物2（C）的1H NMR譜圖
M2(A)、PII（B）和模型化合物2（C）的13C NMR譜圖
聚咪唑中“一種結(jié)構(gòu)，兩種重復(fù)單元”的形成過程
雖然在聚合反應(yīng)中只生成一種結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元，但由于重復(fù)單元在高分子主鏈上的連接方式不同，形成了兩種重復(fù)單元。
PII(A）和離子化的PII（B）的1H NMR譜圖
聚咪唑PVI的AIE曲線
（A）聚合物PVI在不同水含量的DMF/水混合溶劑中的熒光光譜
（B）聚合物PVI的相對熒光強(qiáng)度-水含量曲線。內(nèi)圖：波長為365nm手持式UV燈照射下，PVI在DMF溶液中（左）和含水量為50%的DMF/水混合溶劑中（右）的熒光照片。
本文設(shè)計和制備了5種具有不同結(jié)構(gòu)的單體二異氰基乙酸酯，確定了這些單體的聚合反應(yīng)的最佳反應(yīng)條件，通過紅外光譜、1H NMR譜圖和13C NMR譜圖對聚合產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)的表征，表明單體通過聚合反應(yīng)成功制備了聚咪唑。本文還報道了聚咪唑的后功能化和在主鏈上引入TPE基元后的AIE性質(zhì)。因此，本文報道的聚合反應(yīng)有望應(yīng)用于材料和生物等領(lǐng)域。
