华南理工大学唐本忠院士团队秦安军教授等：基于异腈单体的多组分环化聚合反应制备功能性含氮杂环聚合物

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建立条件温和、便捷高效、高选择性和原子经济的新型聚合反应，并制备新型功能高分子材料，是高分子合成化学发展的核心。含氮杂环聚合物通常具有独特的光电、力学与生物等性能，因而被广泛应用于光电材料、化学传感、生物成像与诊断等诸多高新技术领域。

基于异腈的多组分聚合具有单体易得、反应条件温和、聚合物结构可控、原子经济性高等优点，在高分子合成化学领域引起了广泛关注。近年来，华南理工大学唐本忠院士团队秦安军教授基于异腈单体，发展了一系列高效、温和的新型聚合反应，制备得到一系列功能聚合物(Macromolecules 2017, 50, 8554–8561；Macromolecules 2021, 54, 4112–4119)。

通过多组分环化聚合反应，双官能度的异腈单体可以参与无金属催化的一锅反应，从而制备出具有天然生物活性和生物相容性的新型杂环聚合物。但是，基于异腈单体开发高效的聚合反应目前仍存在反应单一、单体有限、聚合物分子量低以及各种副反应导致的结构缺陷等许多挑战。

基于上述背景，华南理工大学唐本忠院士团队秦安军教授等近期发展了无需催化剂的异腈、异氰酸酯和酯炔单体的多组分环化聚合反应，一锅法高产率(高达85%)制备得到了高分子量(Mw高达29000)、高热稳定性、溶解性及成膜性良好的含氮杂环聚合物(图1)。

图1 异腈、异氰酸酯与酯炔单体的聚合反应

该聚合反应具有良好的单体适应性，脂肪族和芳香族异腈单体均可很好地进行反应。通过旋涂法制备的聚合物薄膜，在632.8 nm波长范围内的折光指数(RI)可达1.71 (如图2)，远高于传统高分子材料，在光学器件领域具有巨大的应用潜力。

图2 聚合物薄膜的折光指数随波长变化的曲线

相关结果以“Multicomponent Polymerization of Alkynes, Isocyanides, and Isocyanates toward Heterocyclic Polymers”为题发表于Macromolecules（DOI：10.1021/acs.macromol.1c00556）上。论文作者为华南理工大学王晓蘅硕士，通讯作者为华南理工大学秦安军教授。

论文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.1c00556

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