近日，华东理工大学材料科学与工程学院刘润辉教授课题组报道了N-羧基环内酸酐（NCA）快速可控聚合的新型催化策略。为了同时实现快速、可控NCA聚合制备多肽聚合物，刘润辉教授课题组提出了一种阳离子催化新策略，能在聚合过程中催化剂同时作用于单体和伯胺等反应物，从而在加速聚合速度的同时，也显著提高了聚合的可控性。阳离子催化剂具有优异的可回收性能，多次循环回收后仍具备高效的催化性能。该研究成果以“单中心三功能有机催化剂实现N-羧基环内酸酐快速可控聚合”为题，发表于《美国化学会 中心科学》。
多肽聚合物作为一类重要的生物材料，广泛应用于抗菌、药物与基因递送、组织工程等领域。伯胺引发NCA开环聚合是制备多肽聚合物的经典方法，具有原料来源广泛、结构多样等优点，但存在反应速率慢、对水分敏感、可控性差及难以合成高分子量多肽聚合物等问题。传统催化剂虽能部分解决上述问题，却难以兼顾快速与可控聚合，且传统催化剂可能存在相互干扰从而降低催化效果的问题。因此，我们迫切需要探索一种新的催化策略，以同时实现快速和可控的NCA聚合。
刘润辉教授课题组长期致力于解决多肽聚合物合成的核心问题和挑战，在前期研究中首次建立了对水分耐受、超快速NCA聚合新方法，可在敞口容器中高效制备多肽聚合物。在本项工作中，刘润辉课题组使用了一种市售的阳离子催化剂，能催化NCA单体快速合成分子量可控、分散性窄的多肽聚合物，将反应时间从数天缩短至几小时内，显著提高聚合速度。此外，该催化策略适用多种聚合场景，对于不同类型的伯胺引发剂、多种NCA单体及不同的溶剂，均能实现快速、可控聚合。阳离子催化策略展现出高效的催化活性和普适性，有望为聚合新催化剂的结构设计提供新思路。
图片说明：单中心三功能阳离子催化剂实现NCA快速、可控开环聚合
华东理工大学材料科学与工程学院博士生陈康是该论文的第一作者，华东理工大学武月铭特聘副研究员和刘润辉教授是论文的共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委、科技部等基金的资助。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acscentsci.4c01346