半个多世纪以来,N-取代聚丙烯酰胺(PAm)因其在水溶液中具有LCST型温度敏感性而受到广泛关注和研究。然而,与其他乙烯基聚合物类似,主链的不可降解性一定程度上限制了这类刺激响应型聚合物的应用。近日,华南理工大学赵俊鹏教授报道了一类由含氧的聚醚主链和酰胺侧基构建的新型聚合物,聚缩水甘油酰胺(PGAm)。与PAm类似,PGAm在水溶液中展现出LCST行为,且相转变温度可在很宽的范围内调节。与PAm不同的是,−C(=O)NHR型侧基可促进聚醚主链在碱性条件下快速降解。 双组份有机催化剂的使用确保了酯交换反应在缩水甘油酸乙酯开环聚合过程中被完全抑制,得到一种聚丙烯酸酯类似物:聚缩水甘油酸酯,具有明确的结构和可控的分子量。
与聚丙烯酸酯不同的是,聚缩水甘油酸酯的羧酸酯侧基非常容易酰胺化,可在0 °C且无催化剂的条件下达到> 90%的酰胺化程度。除新生成的酰胺基团对酯羰基的氢键活化作用外,聚醚主链氧原子的吸电子作用也极大促进了侧基酰胺化。有趣的是,乙二醇和水对酰胺化展现出显著的催化作用,同时可抑制主链的降解。通过这种方法,可轻松制备结构明确的完全酰胺化PGAm。 与PAm类似,PGAm的水溶液温敏性也可通过两种胺的共酰胺化进行调节,相转变温度在很宽的范围内与两种酰胺基团的比例呈线形关系。 与PAm和常规环氧基聚醚不同的是,PGAm可在碱性条件下(如NaOH水溶液中)快速降解。主链醚氧原子和侧基酰胺基团的吸电子作用使主链的次甲基容易失去质子,进而发生逆氧杂迈克尔加成实现聚醚主链的降解。 该研究为高分子功能化方法和温敏高分子理论的发展提供了新的参考信息,为发展可降解和刺激响应型(智能)高分子材料指出了新的方向。 相关结果发表在Angewandte Chemie International Edition上,文章的第一作者是华南理工大学的博士研究生洪兴沛。该工作受到国家重点研发计划、国家自然科学基金、广东省分子聚集发光重点实验室的支持。 论文信息 Polyglycidamides: from Backbone-Promoted Amidation to Degradable Polyether with Wide-Range LCST Xingpei Hong, Shan Liu, Jie Pang, Prof. Dr. Junpeng Zhao, Prof. Dr. Guangzhao Zhang Angewandte Chemie International Edition DOI: 10.1002/anie.202419978