手性科學(xué)與生命科學(xué)、人類健康、材料技術(shù)和國民經(jīng)濟密切相關(guān)。源于生物大分子（DNA、蛋白質(zhì)等）的啟發(fā)，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)手性現(xiàn)象也是高分子材料的基本特征之一。手性聚合物是一類特殊的高分子材料，具有區(qū)別于傳統(tǒng)高分子材料的特殊性質(zhì)，比如空間排布、材料強度、介電性能以及可塑性等方面。而這些特殊的性質(zhì)賦予了手性聚合物獨特的功能和應(yīng)用，如手性分離材料、手性液晶材料、手性傳感材料和手性電磁材料等（圖1）。因此，手性聚合物材料的合成和應(yīng)用研究具有重要的科學(xué)意義和市場價值。
圖1. 手性材料的應(yīng)用領(lǐng)域及合成策略
到目前為止，手性聚合物材料研究往往局限于天然手性高分子材料和極少數(shù)人工合成手性高分子材料，其設(shè)計合成與應(yīng)用研究處于剛剛起步階段。手性聚合物材料領(lǐng)域的發(fā)展面臨著諸多問題和挑戰(zhàn)，其中“合成難” “表征難”是其核心瓶頸問題之一，這也直接制約手性催化聚合機理、聚合物材料構(gòu)效關(guān)系和功能應(yīng)用等領(lǐng)域的發(fā)展。
青島能源所王慶剛研究組提出了手性聚合物設(shè)計合成的“不對稱拆分聚合”新策略，為手性聚合物材料的高效合成與直接表征提供了新方法，為手性催化聚合反應(yīng)機理的研究提供了新途徑（圖2）。“不對稱拆分聚合”策略是將不對稱拆分反應(yīng)與高分子材料合成相結(jié)合，利用手性催化劑對外消旋單體的識別反應(yīng)速率差，實現(xiàn)手性聚合物材料的高效合成；利用聚合反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和剩余單體的對映體過量值對手性聚合物的整體光學(xué)性質(zhì)進行表征；同時利用不對稱聚合過程中拆分常數(shù)的變化規(guī)律研究手性聚合過程中可能的手性放大或者手性縮小等反應(yīng)機理。
圖2. 不對稱拆分聚合反應(yīng)（AKRP）
該策略近期以“Asymmetric Kinetic Resolution Polymerization (AKRP)”為題目發(fā)表在化學(xué)領(lǐng)域重要綜述期刊Coordination Chemistry Reviews (2020, 414, 213296)上。該論文全面總結(jié)了過渡金屬催化、有機小分子催化和酶催化領(lǐng)域的不對稱拆分聚合研究成果，論述了該領(lǐng)域的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀，以及今后可能發(fā)展的方向和趨勢，為手性功能材料領(lǐng)域的研究發(fā)展提供方法途徑和理論指導(dǎo)。該論文也展示了催化聚合與工程研究組在手性聚酯拆分聚合制備方面的系列成果，以及其它手性聚合物設(shè)計合成的研究探索（New J. Chem., 2020, 44, 1648; Polym. Chem., 2019, 10, 1832; Mater. Today Commun,. 2020, 22, 100747）。研究人員將通過優(yōu)化設(shè)計新型聚合單體和發(fā)展不對稱催化聚合體系，探究手性催化聚合的反應(yīng)機理和調(diào)控機制，實現(xiàn)不同外消旋單體的催化拆分聚合，創(chuàng)制新型手性聚合物材料，期望在概念、方法上有所創(chuàng)新和突破。
該研究組徐廣強副研究員為該論文第一作者，王慶剛研究員為該論文的通訊作者。該工作獲得了國家自然科學(xué)基金、山東省人才工程基金、青島能源所“一三五”重點培育基金和兩所融合基金等項目的支持。（文/圖 楊茹琳 徐廣強）
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.ccr.2020.213296
相關(guān)文章鏈接：https://doi.org/10.1039/C9NJ05074D
