CCS Chemistry | 基于多单元动力学互锁策略制备浓度不敏感的超分子聚合物

中国化学会

在CCS Chemistry 2019年第3期中，清华大学化学系刘冬生教授团队提出了一种多单元动力学互锁（KIMU）策略，通过精细的分子设计，将多个非共价相互作用通过具有一定长度的共价键连接构建了新型单体，成功制备了对单体浓度不敏感的超分子聚合物。

超分子聚合物是一种由非共价相互作用连接重复的单体分子基元形成的长链分子，由于非共价键作用的可逆特性，超分子聚合物被赋予了诸多共价聚合物不具备的特殊性质，如可逆和易降解，可循环再生，自适应和自修复等性能，这些性质都是共价聚合物难以实现的。自从1990年Lehn等人首次提出超分子聚合的概念以来（Adv. Mater., 1990, 2, 254），人们发展了多种策略构筑具有不同性质的超分子聚合物体系。然而，由于超分子的动态可逆性，在低浓度条件下，作用基元一旦发生解离，扩散作用会导致其无法快速复合，所以常见的超分子聚合物都表现出显著的浓度依赖性，无法满足传统的高分子表征方法一般要求稀溶液条件的要求，极大地限制了超分子聚合物研究的发展。

在CCS Chemistry 2019年第3期中，清华大学化学系刘冬生教授团队提出了一种多单元动力学互锁（KIMU）策略，通过精细的分子设计，将多个非共价相互作用通过具有一定长度的共价键连接构建了新型单体，成功制备了对单体浓度不敏感的超分子聚合物。他们还依据此聚合机理模型，推演出了相应的聚合反应动力学过程，不仅较好地从分子层面解释了该聚合物对单体浓度不敏感的现象，而且理论预测与试验结果高度吻合，证明了这种新策略具有一般性。

多单元动力学互锁结构是基于高分子链的精确设计与合成提出的新方法，这种基于长程共价-非共价协同的作用机理不仅为超分子聚合开拓了一种新方法，为构建新型智能材料提供了新思路，也为我们理解生命体系的结构强度与可逆性的正协同打开了新视角。作者感谢了国家自然科学基金项目（批准号：21890731，21821001）的资助。