Chem. Rev.：功能性超分子聚合物網絡（共價鍵聚合物?+?大環主客體識別）

【引言】

超分子聚合物網絡（Supramolecular Polymeric Networks, SPNs）是一類利用超分子作用力將共價鍵聚合物交聯而成的功能材料。SPNs的一個關鍵特性是兼具共價鍵聚合物和超分子作用力的優勢。一方面，SPNs具有共價鍵聚合物自身的光、電、熱、磁等性能，以及結構和機械穩定性，另一方面，超分子作用力賦予SPNs易加工性、可回收性、刺激響應性、自愈性和形狀記憶等性能，而這些綜合特性在傳統共價聚合物體系中是無法體現的。在各種超分子作用力類型中，大環主客體識別作用力更加受到關注，因為其通常包含多種作用力（電荷轉移作用、靜電作用、疏水作用、氫鍵等），而且其還具有豐富的環境響應性。因此，基于傳統共價鍵聚合物和大環主客體識別相結合的SPNs在高分子科學、超分子化學、材料科學、生物醫學材料和信息存儲技術等眾多領域發揮了重要作用。

【成果簡介】

浙江大學黃飛鶴教授、山西大學夏丹玉副教授、華中科技大學吉曉帆教授、沙特阿卜杜拉國王科技大學Niveen M. Khashab教授以及美國德克薩斯大學奧斯汀分校Jonathan L. Sessler 教授，總結了近年來功能型SPNs領域的最新研究進展。論文?“Functional Supramolecular Polymeric Networks: The Marriage of Covalent Polymers and Macrocycle-Based Host–Guest Interactions”近日發表于Chem. Rev.。

【圖文導讀】

圖1?苯并-21-冠-7（B21C7）和苯并-24-冠-8（DB24C8）及其互補客體初級銨鹽（DAAS）、二級銨鹽（DBAS）和吡啶鹽修飾的環叔銨鹽（PCTAS）的化學結構

圖2 基于B27C7/DAAS主客體識別的熒光超分子聚合物凝膠

圖3?環糊精（CD）和各種客體的化學結構

圖4?基于α-CD和偶氮苯主客體識別的光調控的離子傳導超分子水凝膠

圖5?杯芳烴及其相關客體的化學結構

圖6?基于水溶性杯芳烴和紫精客體的超分子聚合物網絡

圖7?葫蘆脲（CB）及其相關客體的化學結構

圖8?基于CB[8]、偶氮苯以及芐胺主客體識別體系的超分子聚合物網絡及其作為粘合劑的應用

圖9?柱芳烴及其相關客體的化學結構

圖10?基于柱[6]芳烴和二茂鐵鹽主客體識別的具有氧化還原響應性的超分子聚合物網絡

圖11?其他大環分子及其相關客體的化學結構?

圖12?基于陽離子大環CBPQT⁴⁺和萘環zhu客體識別的超分子聚合物網絡

【小結】

本文從大環主客體識別的角度出發，綜述了近年來功能型超分子聚合物網絡的研究進展。這些超分子聚合物網絡在各個領域發揮著多種多樣的作用，例如多重響應性聚合物材料、聚合物共混、熒光傳感、彈性體微球、超分子凝膠、分子驅動器、自修復材料、可注射水凝膠、硅微粒陽極層、超分子粘合劑、傷口敷料劑、光捕獲體系、陰離子傳感以及信息加密等。迄今為止所取得的進展表明，大環主客體相互作用賦予了超分子聚合物網絡可逆性和響應性，從而使得其具有良好的可加工性、可循環性、自愈性、形狀記憶以及環境響應性。另一方面，共價鍵聚合物骨架使得超分子聚合物網絡表現出良好的機械性能、結構穩定性以及功能多樣性。這兩者的結合使得超分子聚合物網絡具有各種優良的性質以及廣泛的應用。為了促進這一領域的持續發展，可以通過研發新型主客體識別體系、拓展主客體識別新的性質、以及引入新型共價鍵聚合物等方式，構筑滿足人們需求和社會發展的功能性超分子聚合物體網絡。作為超分子化學、高分子科學和材料科學完美結合的產物，超分子聚合物網絡材料具有光明的前景。

文獻鏈接：Functional Supramolecular Polymeric Networks: The Marriage of Covalent Polymers and Macrocycle-Based Host–Guest Interactions（ Chem. Rev.，?2020，DOI:10.1021/acs.chemrev.9b00839）

本文由木文韜翻譯編輯。

【團隊介紹】

山西大學夏丹玉副教授介紹：http://yqzx.sxu.edu.cn/zxgk/ryzc/b9925d4e005d46df85fa0135d89fd7d1.htm

華中科技大學吉曉帆教授介紹：http://faculty.hust.edu.cn/JIXIAOFAN/zh_CN/index.htm

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浙江大學黃飛鶴教授介紹：https://person.zju.edu.cn/feihehuang

沙特阿卜杜拉國王科技大學Niveen M. Khashab教授介紹：https://www.kaust.edu.sa/en/study/faculty/niveen-khashab

美國德克薩斯大學奧斯汀分校Jonathan L. Sessler 教授介紹：https://cm.utexas.edu/component/cobalt/item/12-chemistry/135-sessler-jonathan-l?Itemid=1251

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