超分子化学连接策略助力人工螺旋高分子合成

华东理工大学教授张琦团队与合作者提出超分子化学连接（SCL）策略，能够在室温或低温条件下，通过活性末端的动态二硫交换反应实现高分子片段的高效化学连接和分子量成倍增长。10月20日，相关研究成果发表于《自然-纳米技术》。 通过人工化学合成手段制备具有螺旋手性结构的非天然高分子，不仅为理解生物高分子构造基础具有基础研究意义，而且能通过功能涌现进一步拓展手性功能材料的应用前景。在合成过程中，随着分子量增加，多官能团之间的弱相互作用模式呈现指数性增长，使得聚合物主链的反应活性位点经常被“包埋”到高分子结构内部，难以进一步发生链增长反应。 研究团队发现，螺旋聚二硫体系在浓溶液中会通过分子间弱相互作用，发生液晶超分子聚合。该非共价预组装过程为聚合物末端的动态共价二硫交换反应提供了模板作用，促进了主链聚二硫的缩合聚合反应。

超分子化学连接实现螺旋聚合物高分子量可控合成。研究团队供图 进一步地，研究团队开发了面向动态聚二硫的超分子化学连接合成新方法。具体而言，将初始分子量的螺旋聚二硫高分子溶液通过浓缩、降温手段驱动其液晶超分子预组装，随后加入催化量有机碱活化末端硫醇-二硫交换反应，即可在热力学驱动下，实现螺旋聚二硫主链分子量的成倍增长。值得一提的是，由于二硫键的本征动态性，形成的化学连接点与主链分子结构保持一致。 通过该方法得到的高分子量螺旋聚二硫在溶液中具有类似球状蛋白的高级折叠结构，且其体相聚合物薄膜展现出独特的热致硬化性质，体现了通过超分子化学连接形成的高分子量螺旋聚合物结构在促进材料功能涌现方面的潜力。