長期以來,控制聚合物主鏈上的立體中心一直是個困難的任務。傳統聚合方法通常只能產生三種立體序列:等規立構(isotactic)、間規立構(syndiotactic)和異規立構(heterotactic)。等規立構的特徵是具有高比例的m dyad(連續兩個立體中心的構型相同),間規立構則以r dyad(連續兩個立體中心的構型相反)為主,而異規立構則是m和r dyad交替出現。這些立體序列雖然已被廣泛研究數十年,但目前能展現立體選擇性的聚合方法相當有限,方法例如配位聚合、陰離子聚合,以及在特定條件下的某些陽離子聚合、開環聚合或自由基聚合。而且,由這些方法合成出來的聚合物通常都不均一(dispersity,分散度Đ > 1),也就是所謂的「等規立構聚合物」並非完全由m dyad組成,而是含有超過95%的m dyad。近年來,雖然有科學家使用反覆合成的方法(iterative chemistry)來製備結構均一(Đ = 1)的立體聚合物,但目前只有辦法製備出等規立構的立體序列,其他的仍無法至備。因此,開發一種能夠絕對控制聚合物立體序列的通用策略,對於拓展高分子的立體結構極為重要。
近日,法國史特拉斯堡大學的研究團隊,成功實現了聚合物立體序列的精確控制。研究人員首先合成了兩個在碳立體中心具有相反構型的磷醯胺單體R和S,這些單體可在自動化固相合成(automated solid-phase synthesis)中使用,構建出具有特定立體序列的聚磷二酯醯胺。實驗結果顯示,每個合成步驟都展現出極高的耦合效率(High coupling efficiencies),使研究團隊能夠製備出長度固定、結構精確的聚合物。透過高解析度質譜、離子交換層析、核磁共振光譜和圓二色光譜等多種技術的綜合分析,研究人員證實了這些聚合物具有高度的立體化學精確性。研究人員進一步說明,這種方法不僅能合成完美的等規立構和間規立構聚合物(100% m或r dyad),超越了傳統聚合方法所能達到的精確度,更重要的是,它還能製備出以往從未實現的立體序列,例如週期性立體序列(如−RSS−或−RSSSS−等重複單元)。