西北大学韩英锋课题组通过金属−卡宾模板法衍生的功能性咪唑鎓盐构建超分子聚合物网络

西北大学韩英锋课题组基于金属−卡宾模板合成策略制备了常规难以获得的多功能四咪唑鎓盐衍生物，并以双铵盐作为交联剂，构建了抗菌性能和导电能力具有显著改善的超分子聚合物网络。

近年来，随着现代超分子化学和软材料科学的快速发展，超分子功能受体的设计合成以及超分子聚合物网络（Supramolecular polymer networks，SPNs）的构建备受关注。受自然界启发，人工合成的分子受体如咪唑、冠醚、环糊精、葫芦脲、杯芳烃等被广泛应用于合成超分子组装体并在分子识别、智能材料及催化等领域得以发展。值得注意的是，当在体系中引入特定的功能性单元，可高效地获得具有显著功能化的超分子组装体。尽管通过超分子相互作用的可逆和刺激响应特性已构筑了系列具有自适应性、自修复能力和刺激反应性的新型超分子聚合物，但是如何构筑具有特殊功能的可控超分子聚合物体系仍是一个重大的挑战。

西北大学韩英锋课题组长期致力于功能性金属卡宾超分子体系的精准构筑与性能调控，并取得系列原创性成果（Acc. Chem. Res., 2023, 56, 1213−1227）。在前期工作的基础上（J. Am. Chem. Soc., 2023, 145, 7446−7453; Sci. China Chem., 2021, 64, 1177−1183; Chem. Eur. J., 2023, e202303043; J. Am. Chem. Soc., 2013, 135, 9263−9266），作者通过高效的金属−卡宾模板合成策略制备得到具有冠醚修饰的新型四咪唑鎓盐受体，并借助主客体相互作用构建了一种多功能的超分子聚合物结构。

图1. 超分子聚合物网络SPN1（D）的合成示意图

首先，作者将具有冠醚基元的双齿卡宾前驱体与银离子组装得到银卡宾配合物A，随后通过高效快速的光化学[2+2]环加成反应得到配合物B，最后移除模板银离子得到具有冠醚单元修饰的四咪唑鎓盐衍生物C（图1）。利用冠醚单元与双铵盐G的主客体相互作用，得到含有咪唑型功能超分子聚合物网络D。作者通过核磁共振谱、扫描电子显微镜、流变学测试等手段对超分子聚合物SPN1进行了表征。在此基础上，作者通过琼脂平板计数法和细菌活死染色实验证实了超分子聚合物SPN1具有较好的体外抗菌能力。同时，作者进一步研究了超分子聚合物SPN1在不同环境温度下的导电性能。实验结果表明，超分子聚合物SPN1在低温下仍然具备较为出色的导电能力。值得注意的是，四咪唑鎓盐衍生物的本征电阻极大，无导电能力。

这项工作对于开发具有多功能单元的超分子受体、构建涉及多功能体系的超分子聚合物材料、探索超分子聚合物结构与功能之间的关系具有重要研究意义。

论文的第一作者为博士研究生甘明明，通讯作者为韩英锋教授。详见：Ming-Ming Gan, Zi-En Zhang, Yi-Fan Zhang, Heng Zhang, Li-Ying Sun and Ying-Feng Han. Supramolecular Polymer Network Constructed by a Functionalized Polyimidazolium Salt Derived from Metal−Carbene Template Approach. Sci. China Chem., 2024, DOI 10.1007/s11426-023-1872-5.

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