多肽聚合物作為一類重要的生物材料，廣泛應(yīng)用于蛋白質(zhì)/多肽模擬、抗菌、藥物與基因遞送、組織工程等領(lǐng)域。伯胺引發(fā)N-羧基環(huán)內(nèi)酸酐（NCA）開環(huán)聚合具有原料來源廣泛、結(jié)構(gòu)多樣等優(yōu)點(diǎn)，一直是制備多肽聚合物的經(jīng)典方法，但面臨反應(yīng)速率慢、對(duì)水分敏感、可控性差及難以合成高分子量多肽聚合物等挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)催化劑雖能部分解決上述問題，卻難以兼顧快速與可控聚合，且多依賴于氫鍵作用，其分子間與分子內(nèi)氫鍵可能干擾催化效果。鑒于上述挑戰(zhàn)，迫切需要探索一種新的催化策略，以同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速和可控的NCA聚合。
華東理工大學(xué)劉潤輝教授課題組長(zhǎng)期致力于解決多肽聚合物合成的核心問題和挑戰(zhàn)，在前期研究中首次建立了對(duì)水分耐受、超快速NCA聚合新方法，可在敞口容器中高效制備多肽聚合物（Nat. Protoc. 2024; Angew. Chem. Int. Ed. 2021; Nat. Commun. 2018; Chin. Chem. Lett. 2021）。該課題組近期受陽離子-偶極相互作用啟發(fā)，提出了一種“單中心，三功能”的陽離子催化新策略，發(fā)現(xiàn)吡啶鎓鹽可作為一種新型陽離子催化劑，同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速和可控的NCA聚合，且催化劑多次回收后仍具備高效的催化性能。該研究成果以“Single-Center Trifunctional Organocatalyst Enables Fast and Controlled Polymerization on N-Carboxyanhydride”為題發(fā)表在ACS Central Science（DOI：10.1021/acscentsci.4c01346）。
圖1. 單中心三功能陽離子催化劑實(shí)現(xiàn)NCA快速、可控開環(huán)聚合
圖2. DMAPPCl催化NCA可控聚合
圖3. DMAPPCl催化NCA聚合動(dòng)力學(xué)和聚合物結(jié)構(gòu)表征
圖4. DMAPPCl催化NCA聚合機(jī)理研究
圖5. DMAPPCl催化NCA聚合DFT計(jì)算
圖6. DMAPPCl可回收性能研究
論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.4c01346
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