聚合新反应的开发对于构筑结构新颖、性能优异的新型功能高分子材料具有重要的推动作用。作为一类重要的功能高分子，荧光聚电解质因其兼具荧光高分子优异的光电性质和聚电解质的电荷调节能力而受到多领域的广泛关注。目前荧光聚电解质的结构种类主要集中在侧链型聚电解质，但其位于侧链的离子基团难以对共轭主链的电子性质构成直接影响。相比之下，主链带电型聚电解质不仅可以延续传统共轭聚电解质的优异性质，而且能够利用带电基团的强推/拉电子能力，直接、便捷地调控共轭聚电解质的理化性能。遗憾地是，受到现有合成方法的限制，目前此类主链带有电荷的共轭聚电解质仍鲜有报道。
在前期研究中，深圳大学材料学院韩婷研究小组相继发展了一系列C-H活化/环化聚合反应（J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 11788; Nat. Commun. 2019, 10, 5483; Sci. China Chem. 2023,66,1139），高效制备出多种结构新颖的功能型稠杂环高分子。近日，该团队基于有机化学前沿进展，进一步建立起一种操作便捷、原子和步骤经济性高、反应高效的级联C-H活化/环化聚合策略。相关成果以“Multifunctional Fluorescent Main-Chain Charged Polyelectrolytes Synthesized by Cascade C-H Activation/Annulation Polymerizations”为题发表在化学领域权威期刊《JACS》上（J. Am. Chem. Soc. 2023, 145, 4208-4220）。深圳大学材料学院韩婷助理教授和香港中文大学（深圳）唐本忠院士为论文共同通讯作者，材料学院王康博士为论文第一作者，深圳大学为第一完成单位。该工作得到深圳大学王东特聘教授、硕士研究生刘佩颖同学和香港科技大学刘峻恺博士的重要指导和帮助。
该研究所报道的级联C-H活化/环化聚合方法以氮杂环卡宾结构为导向基团，能够将简单易得的苯基咪唑鎓和内二炔单体直接转化为含有多取代阳离子稠杂环结构的主链型荧光聚电解质，产物的绝对重均分子量超过16万，产率最高可达99.8%。得益于产物独特的多芳基取代型阳离子稠杂环结构，所得聚电解质具有优异的溶解性、出色的成膜能力以及便捷可调的聚集态发光性能，在高分辨率多色荧光光刻图案和多色荧光界面聚电解质络合纤维中均表现出了良好的应用潜力。所制备出的荧光微纤维的内部结构可以通过荧光成像技术进行直接原位的可视化观测。此外，这些柔性纤维还可进一步被编织/缠绕成复杂的多色荧光图案。研究成果为基于三键单体的高分子合成方法学研究和新型荧光功能高分子材料的发展贡献了新反应、新结构和新材料。
项目支持：本工作得到了国家自然科学基金、广东省自然科学基金、深圳市自然科学基金的支持。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c12654
材料学院
2023年4月13日
