近日，化学与化工学院吴宗铨教授团队在手性高分子可控合成领域取得新进展。相关研究成果以“Selective Synthesis of Single-Handed Helical Polymers from Achiral Monomer and A Mechanism Study on Helix-SenseSelective Polymerization”为题发表在国际著名学术期刊《德国应用化学》上(Angewandte Chemie International Edition，论文链接为：https://doi.org/10.1002/anie.202011661)。论文第一作者为该院青年教师周丽，博士生许训徽和蒋志强为共同第一作者。

图1.由非手性单体螺旋选择性合成单手性螺旋聚异腈

螺旋结构在自然界中广泛存在，如蛋白质的α-螺旋和脱氧核糖核酸(DNA)的双螺旋结构等。人工合成的螺旋聚合物不仅能够模仿天然大分子的某些结构和功能，而且更容易开发新型的功能聚合物。目前，光学活性的螺旋聚合物大都是利用手性单体聚合得到的，但是手性原料来源有限，且价格较高。

针对上述难题，该科研团队报道了一种新型Pd(II)/L1-5S/R催化体系，该催化剂能够高效引发非手性异腈单体活性聚合，生成单手性的螺旋聚异腈(图1)。此外，钯催化剂的手性可以控制聚合反应的螺旋选择性，调控钯催化剂上双膦配体的手性和位阻能够有效调控聚异腈的螺旋手性和聚合反应的螺旋选择性。此外，该研究工作还提出了聚合过程中自终止现象的机理，并通过配体交换反应和调控配体的位阻等方法进一步确证了该聚合反应的机理(图1)。

图2. 聚合物poly-1150(L1R) (a),P-poly-1150(L1R) (b),M-poly-150(L1R) (c)P-poly-1300(L1R) (d)的AFM图像

该科研团队利用原子力显微镜(AFM)确证了聚合物的螺旋结构，清晰的观察到了螺旋聚合物的链长、螺旋方向和螺距(图2)。并且根据AFM计算出这些聚合物的螺旋对映体过量百分比(eeh)均能达到99%以上。该研究工作发展了一种新的螺旋选择性聚合催化体系，揭示了新的螺旋选择性聚合机理，为精确合成新型手性材料提供了一种新途径。

该研究工作得到了国家自然科学基金委和中央高校基本科研业务费的经费支持。