唐本忠院士团队：无金属催化的多组分聚合制备多取代功能化的聚环戊二烯

主链中含环戊二烯结构的聚合物目前很少见，现有的方法通常较为复杂，因此开发一种简便有效的聚合方法来制备含环戊二烯的聚合物尤为重要。唐本忠院士团队探究了活化炔、亲电苯乙烯和异氰的无金属多组分聚合反应，用于制备环戊二烯。该聚合在温和条件下能以高产率获得具有高分子量的可溶性和热稳定的聚合物。通过将四苯乙烯或三苯胺结构引入聚合物主链，所得聚合物显示出聚集诱导发光（AIE）特性。此外，AIE聚合物也可以从非AIE单体原位生成。所制备的聚合物可以产生荧光光图案，也可以选择性地染色活细胞中的脂滴。该工作为制备适用于不同领域的功能性含环戊二烯聚合物提供了新的思路。

开发简便、高效的聚合方法来构建具有新颖结构和优异性能的聚合物一直是高分子科学领域研究人员的追求。环戊二烯是一种重要的有机合成中间体，由于其独特的性质，高分子科学家尝试将其纳入聚合物体系，以丰富聚合物的类型和功能。因此，含环戊二烯结构的聚合物的合成得到了广泛的研究，但多数合成的聚合物均为环戊二烯结构在末端的聚合物，环戊二烯结构在主链的聚合物的合成与研究较少。近日，唐本忠院士团队开发了一种无金属参与的多组分聚合。该聚合方法采用结构简单的活化炔，异腈以及含亲电苯乙烯结构的化合物高效合成了多取代的聚环戊二烯（图1）。采用该聚合策略，所生成的聚合物分子量高达22800，产率高达97.1%。

图1. 无金属参与的活化炔、含亲电苯乙烯化合物与异腈的多组分聚合示意图

作者进一步研究了所得聚合物的光学性能，所得聚合物呈现出聚集诱导发光特性（AIE），原本不具有AIE特性的单体通过聚合也原位生成了具有AIE特性的聚合物。由于聚合物有较好的成膜性以及其AIE特性，作者将所得聚合物用于形成荧光光图案。通过改变聚合物的结构，可以得到一系列有不同发射波长的光图案（图2）。

图2. 聚合物的PL谱图及对应形成的光图案

作者在此基础上研究了聚合物的细胞成像，含三苯胺结构的聚合物具有良好的生物相容性，在细胞成像时能特异性地点亮脂滴（图3）。

图3. 特异性脂滴成像

综上所述，作者开发了一种高效的活化炔、异腈和亲电苯乙烯的多组分聚合方法。该方法具有原料简单、操作简便、原子经济性高等优点。所得聚合物原位生成环状结构，并体现出良好的热稳定性能和AIE特性。它们可用于生成荧光光图案，也可用作活细胞中脂滴的选择性成像的染色剂。总之，该方法为合成含环戊二烯结构的聚合物提供了新途径，并丰富了功能聚合物的类型。论文第一作者为香港科技大学的刘欣悦和杨雪沁博士研究生，通讯作者为香港科技大学孙建伟教授、北京师范大学（珠海）何本钊教授、香港科技大学林荣业教授与香港中文大学（深圳）唐本忠院士。

详见：Xinyue Liu, Xueqin Yang, Xin Li, Jianwei Sun, Benzhao He, Jacky W. Y. Lam & Ben Zhong Tang. Metal-free multicomponent polymerization of activated diyne, electrophilic styrene and isocyanide towards highly substituted and functional poly(cyclopentadiene). Sci. China Chem., 2023, doi: 10.1007/s11426-022-1467-7

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