近日，華南理工大學秦安軍教授和唐本忠院士報道了二異氰基乙酸酯的新型聚合反應(yīng)。該反應(yīng)以醋酸銀為催化劑，在乙腈或DMF中，于室溫下反應(yīng)2 h即可生成重均分子量高達32500的可溶性的聚咪唑，產(chǎn)率高達94%。值得指出的是，該反應(yīng)以單組分的形式進行，和一般的雙組分或多組分的形式相比，具有諸如操作簡便、無需考慮單體比例等優(yōu)點。此外，聚合產(chǎn)物聚咪唑可以同鹵代化合物反應(yīng)，通過一步簡單的后修飾，成功地實現(xiàn)其離子化，成功制備了聚電解質(zhì)。不僅如此，他們通過將具有聚集誘導發(fā)光(AIE)特性的四苯基乙烯（TPE）基元引入聚合物鏈中，制備了具有AIE性質(zhì)的聚合物。該反應(yīng)是制備聚咪唑有力的工具，有望在材料和生物等領(lǐng)域得以應(yīng)用。上述成果以“Single Component Polymerization of Diisocyanoacetates toward Polyimidazoles”為題發(fā)表在高分子著名期刊Macromolecules上，第一作者為華南理工大學博士生程天宇。
模型反應(yīng)及模型化合物2的制備路線圖
單體二異氰基乙酸酯M1—M5的合成路線圖
單體M1—M5通過聚合反應(yīng)生成聚咪唑PI—PV
單體M2（A）和對應(yīng)的聚合物PII（B）的紅外光譜圖
利用在線紅外（reactIR）對聚合反應(yīng)機理的研究
M2(A)、PII（B）和模型化合物2（C）的1H NMR譜圖
M2(A)、PII（B）和模型化合物2（C）的13C NMR譜圖
聚咪唑中“一種結(jié)構(gòu)，兩種重復單元”的形成過程
雖然在聚合反應(yīng)中只生成一種結(jié)構(gòu)的重復單元，但由于重復單元在高分子主鏈上的連接方式不同，形成了兩種重復單元。
PII(A）和離子化的PII（B）的1H NMR譜圖
聚咪唑PVI的AIE曲線
（A）聚合物PVI在不同水含量的DMF/水混合溶劑中的熒光光譜
（B）聚合物PVI的相對熒光強度-水含量曲線。內(nèi)圖：波長為365nm手持式UV燈照射下，PVI在DMF溶液中（左）和含水量為50%的DMF/水混合溶劑中（右）的熒光照片。
本文設(shè)計和制備了5種具有不同結(jié)構(gòu)的單體二異氰基乙酸酯，確定了這些單體的聚合反應(yīng)的最佳反應(yīng)條件，通過紅外光譜、1H NMR譜圖和13C NMR譜圖對聚合產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)的表征，表明單體通過聚合反應(yīng)成功制備了聚咪唑。本文還報道了聚咪唑的后功能化和在主鏈上引入TPE基元后的AIE性質(zhì)。因此，本文報道的聚合反應(yīng)有望應(yīng)用于材料和生物等領(lǐng)域。
