【人物与科研】香港科技大学唐本忠院士课题组：简易多组分聚合方法制备非传统发光的多功能小杂环聚合物
导语
杂环聚合物因其独特的性能和广泛的应用范围受到多个领域的关注。然而，与已被广泛研究的含有五、六元杂环的聚合物体系相比，含有易开环的小杂环的功能聚合物体系虽然性质优异独特但因其较大的合成难度而研究甚少。近日，香港科技大学唐本忠教授课题组在该领域取得了突破性的进展（J. Am. Chem. Soc., 2018, DOI: 10.1021/jacs.8b01991）。
唐本忠院士课题组往期报道回顾：
团队主要成员介绍
唐本忠，1982年于华南理工大学获学士学位，1985年、1988年先后获日本京都大学硕士、博士学位。1994年至今历任香港科技大学化学系助理教授、副教授、教授、讲座教授、张鉴泉理学教授。2006年受聘为浙江大学“光彪讲座教授”。2009年当选中国科学院院士。2012年至今担任华南理工大学-香港科技大学联合实验室主任。2012年起受聘为华南理工大学双聘院士。2013年当选英国皇家化学会会士。2012年至2014年间兼任香港科技大学生物医学工程学系讲座教授。2015年担任国家工程技术研究中心香港分中心主任。已发表学术论文1200余篇，他引次数50000余次，h因子高达118。现任Materials Chemistry Frontier(RSC)总主编等。曾获国家自然科学二等奖、Croucher基金会高级研究员奖、中国化学会王葆仁奖和Elsevier杂志社冯新德奖等，自2014至2016年被汤森路透社评为材料和化学科学双领域“高被引科学家”，2017年获何梁何利基金科学与技术进步奖，并获得2017年度国家自然科学一等奖。
林荣业，团队高分子方法学研究方向骨干,现任香港科技大学研究助理教授。分别于1996年、1998年和2003年在香港科技大学化学系获得学士、硕士和博士学位。主要研究方向包括具有线型和超支化结构的新型聚合物的设计与合成、新型炔烃聚合反应的开发，以及新型AIE材料的设计、合成和应用。自1998年至今，已开发了多种新合成方法并用其合成了超过200种不同的具有独特光学、介晶相学、手性光学、电子性质的线型聚乙炔和超支化亚芳烃类聚合物。撰写专著章节32章，发表论文480余篇，总引用次数23000余次，h因子高达83。自2014至2016年被汤森路透社评为化学领域“高被引科学家”。
前沿科研成果
简易多组分聚合方法制备非传统发光的多功能小杂环聚合物
杂环聚合物具有独特的机械性能、电学和光物理学性质，在航空、制造、化工、电子和光电产业均具有良好的应用前景，是一类重要的先进功能材料。其中，具有小杂环的聚合物材料最近受到了高分子和材料学家们的特别关注。当把一个特殊的张力环引入到聚合物骨架中时，可以赋予相应的聚合物材料优异的机械响应性能，同时也有助于对聚合物力化学的研究。当在聚合物骨架中引入大量的张力小杂环时，所得到的小杂环聚合物很可能会表现出与众不同的有趣性质和先进的材料性能。然而，目前对以张力环作为重复单元的聚合物的合成和性质研究还鲜有报道，已报道的合成路线往往比较复杂或者聚合反应条件严苛，因此很大程度上限制了对此类聚合物多方面性能的深入探索与研究。
唐本忠教授和林荣业老师带领的科研团队基于已报道的多组分小分子反应（Org. Lett., 2007, 9, 1585），开发出了一种简单的一锅法多组分聚合路线，成功制备出了一系列多功能小杂环聚合物。该聚合路线以简单易得的二炔、二磺酰叠氮和碳二亚胺作为单体，在室温下即可高效高原子经济性地生成多取代的复杂原子氮杂环丁烷结构。在酸性条件下，该类聚合物骨架中的氮杂四元环可以快速高效地发生开环反应，产生具有酰胺和脒基的全新结构的聚合物。所得到的含氮杂环丁烷聚合物表现出了有趣的非传统发光性质。虽然聚合物结构中没有经典的共轭结构，但是在长波紫外光照射下却可以发射出显著的自发可见荧光。
通过一系列实验和理论分析，作者将这种非传统发光现象归因为由分子结构中苯环和杂原子的空间电子作用形成的“簇发光基元”。这些非传统空间共轭发光聚合物扩宽了有机发光体的范围，有助于设计开发出更多新型发光材料。文中所提出的对非传统发光现象的机理解释有利于推动对生物大分子的自发荧光现象的进一步机理探究。此外，这些含氮杂环丁烷聚合物还具有优异的透光性、可调控的高折光指数、低色散和良好的可光刻性能，使其在先进光电子器件中可以得到潜在的应用。开环后的聚合物还可以在生物成像领域用作溶酶体特异性的荧光探针（图1）。
图1. 工作亮点概述
（来源：J. Am. Chem. Soc.）
这一成果近期发表在J. Am. Chem. Soc.（DOI: 10.1021/jacs.8b01991）上，该论文作者为：Ting Han, Haiqin Deng（共同一作）, Zijie Qiu, Zheng Zhao, Haoke Zhang, Hang Zou, Nelson L. C. Leung, Guogang Shan, Mark R. J. Elsegood, Jacky W. Y. Lam,* and Ben Zhong Tang*.
唐本忠教授课题组合影
关于人物与科研
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