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磁光二色性策略可控合成螺旋共轭聚合物材料研究取得重要进展

( 2014-09-24 )
  中科院软物质化学重点实验室、中国科大化学与材料科学学院高分子系邹纲副教授课题组近期在螺旋共轭聚合物的可控合成与应用领域取得重要进展。研究人员首次通过磁场和线偏振光辐照成功的实现了螺旋聚二乙炔组装体的可控合成。该工作近期以题为“Enantioselective synthesis of helical polydiacetylene by application of linearly polarized light and magnetic field”在线发表在Nature Communications上。(论文链接地址:http://www.nature.com/ncomms/2014/140923/ncomms6050/full/ncomms6050.html) 

  手性现象普遍存在于物理、化学和生命科学领域。螺旋共轭聚合物具有独特的光学和电磁学特性,在手性分离、显示材料、不对称电极、及生物医药等领域拥有广阔的应用前景,被生物医药和化学材料等领域的科研工作者广泛关注和研究。近年来新的不对称合成方法和技术不断发展,由手性单体的聚合、非手性聚合物的手性修饰发展到手性模板控制聚合和超分子组装等。能否实现由非手性的单体出发,不加入任何手性添加剂的情况下高效选择性合成螺旋共轭聚合物仍然是有待解决的问题。 

  众所周知,1845年Faraday发现了著名的法拉第效应,即当线偏振光在非手性的介质中传播时,若在平行于光的传播方向加一个强磁场,则光的振动方向将发生旋转。与法拉第效应不同,磁圆二色性效应是源于在外磁场下物质对于左、右旋圆偏振光的吸收不同。显然,与圆偏振光不对称诱导聚合机制类似,如果一个光化学反应在特定方向的线偏振光和磁场的控制下也会出现手性选择性。针对这一挑战,邹纲课题组首次在磁场下加入与磁场方向平行或反平行的线偏振紫外光辐照聚合,实现了螺旋聚二乙炔组装体的可控合成:制备的聚二乙炔组装体CD信号与磁场强度成正比,且改变磁场与线偏振光方向夹角,能得到相反CD信号的螺旋聚二乙炔组装体。进一步,他们利用这一体系,初步探索了其在可视化识别氨基酸对映异构体方面的潜在应用。该研究成果为由非手性单体出发制备螺旋共轭聚合物提供了一条新途径,并能对探索生命科学中的手性起源问题提供参考和启示。 

  论文的通讯作者为中科院软物质化学重点实验室和中国科大高分子系邹纲副教授,第一作者为博士生许洋洋。上述研究成果得到了国家自然科学基金的大力支持。 

  磁场下线偏振紫外光辐照制备螺旋聚二乙炔组装体实验装置与螺旋结构形成示意图

  

(中科院软物质化学重点实验室、中国科大化学与材料科学学院、科研部)

 
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