Chem. Rev.：功能性超分子聚合物网络（共价键聚合物 + 大环主客体识别）

【引言】

超分子聚合物网络（Supramolecular Polymeric Networks, SPNs）是一类利用超分子作用力将共价键聚合物交联而成的功能材料。SPNs的一个关键特性是兼具共价键聚合物和超分子作用力的优势。一方面，SPNs具有共价键聚合物自身的光、电、热、磁等性能，以及结构和机械稳定性，另一方面，超分子作用力赋予SPNs易加工性、可回收性、刺激响应性、自愈性和形状记忆等性能，而这些综合特性在传统共价聚合物体系中是无法体现的。在各种超分子作用力类型中，大环主客体识别作用力更加受到关注，因为其通常包含多种作用力（电荷转移作用、静电作用、疏水作用、氢键等），而且其还具有丰富的环境响应性。因此，基于传统共价键聚合物和大环主客体识别相结合的SPNs在高分子科学、超分子化学、材料科学、生物医学材料和信息存储技术等众多领域发挥了重要作用。

【成果简介】

浙江大学黄飞鹤教授、山西大学夏丹玉副教授、华中科技大学吉晓帆教授、沙特阿卜杜拉国王科技大学Niveen M. Khashab教授以及美国德克萨斯大学奥斯汀分校Jonathan L. Sessler 教授，总结了近年来功能型SPNs领域的最新研究进展。论文 “Functional Supramolecular Polymeric Networks: The Marriage of Covalent Polymers and Macrocycle-Based Host–Guest Interactions”近日发表于Chem. Rev.。

【图文导读】

图1 苯并-21-冠-7（B21C7）和苯并-24-冠-8（DB24C8）及其互补客体初级铵盐（DAAS）、二级铵盐（DBAS）和吡啶盐修饰的环叔铵盐（PCTAS）的化学结构

图2 基于B27C7/DAAS主客体识别的荧光超分子聚合物凝胶

图3 环糊精（CD）和各种客体的化学结构

图4 基于α-CD和偶氮苯主客体识别的光调控的离子传导超分子水凝胶

图5 杯芳烃及其相关客体的化学结构

图6 基于水溶性杯芳烃和紫精客体的超分子聚合物网络

图7 葫芦脲（CB）及其相关客体的化学结构

图8 基于CB[8]、偶氮苯以及苄胺主客体识别体系的超分子聚合物网络及其作为粘合剂的应用

图9 柱芳烃及其相关客体的化学结构

图10 基于柱[6]芳烃和二茂铁盐主客体识别的具有氧化还原响应性的超分子聚合物网络

图11 其他大环分子及其相关客体的化学结构 

图12 基于阳离子大环CBPQT⁴⁺和萘环zhu客体识别的超分子聚合物网络

【小结】

本文从大环主客体识别的角度出发，综述了近年来功能型超分子聚合物网络的研究进展。这些超分子聚合物网络在各个领域发挥着多种多样的作用，例如多重响应性聚合物材料、聚合物共混、荧光传感、弹性体微球、超分子凝胶、分子驱动器、自修复材料、可注射水凝胶、硅微粒阳极层、超分子粘合剂、伤口敷料剂、光捕获体系、阴离子传感以及信息加密等。迄今为止所取得的进展表明，大环主客体相互作用赋予了超分子聚合物网络可逆性和响应性，从而使得其具有良好的可加工性、可循环性、自愈性、形状记忆以及环境响应性。另一方面，共价键聚合物骨架使得超分子聚合物网络表现出良好的机械性能、结构稳定性以及功能多样性。这两者的结合使得超分子聚合物网络具有各种优良的性质以及广泛的应用。为了促进这一领域的持续发展，可以通过研发新型主客体识别体系、拓展主客体识别新的性质、以及引入新型共价键聚合物等方式，构筑满足人们需求和社会发展的功能性超分子聚合物体网络。作为超分子化学、高分子科学和材料科学完美结合的产物，超分子聚合物网络材料具有光明的前景。

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

本文由木文韬翻译编辑。

【团队介绍】

山西大学夏丹玉副教授介绍：http://yqzx.sxu.edu.cn/zxgk/ryzc/b9925d4e005d46df85fa0135d89fd7d1.htm

华中科技大学吉晓帆教授介绍：http://faculty.hust.edu.cn/JIXIAOFAN/zh_CN/index.htm

吉晓帆教授课题组常年招聘博士后，详情请见华中科技大学博士后介绍：http://postdoctor.hust.edu.cn/info/1007/1415.htm

浙江大学黄飞鹤教授介绍：https://person.zju.edu.cn/feihehuang

沙特阿卜杜拉国王科技大学Niveen M. Khashab教授介绍：https://www.kaust.edu.sa/en/study/faculty/niveen-khashab

美国德克萨斯大学奥斯汀分校Jonathan L. Sessler 教授介绍：https://cm.utexas.edu/component/cobalt/item/12-chemistry/135-sessler-jonathan-l?Itemid=1251

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