打破传统聚合方式：非共价结合的高分子聚合物

怎样形成高分子聚合物？作为化学人的第一反应是单体、催化剂、双键断裂或者环状化合物开环聚合，骨架都由碳碳键构成。然而，日本广岛大学化学系的Takeharu Haino教授及其团队告诉大家一种新型制备高分子聚合物的方法。

他们最早的工作是研究在有机相溶剂中双卟啉分子形成二聚体的过程，以及在作为双卟啉中间的客体结构——缺电子芳香环化合物的作用下，原来的二聚体散架的过程。

之后他们又进一步合成带有四个卟啉结构的分子，通过卟啉分子之间的非共价结合力自组装形成高分子聚合物，并且这个聚合过程是可逆的，适量的缺电子芳香性化合物TNPs就可以将其解聚。这个“聚合反应”完全没有涉及到任何化学键的断裂和生成，在室温下，就可以快速形成这种纳米级、规则、有序排列的卟啉聚合物。

不过，由于非共价作用的稳定性不高，这种方式形成的聚合物往往稳定性低，机械强度差。为了解决这个问题，最近他们课题组又在《Angew. Chem. Int. Ed.》发表了一篇新的文章，进一步利用卟啉分子的金属配合作用合成了一种稳定可靠且具有一定机械强度的共聚物。

第一步，他们先利用带有双卟啉结构的分子1Zn在主客体相互识别下自组装形成链状超分子，并在卟啉环当中合成Zn金属离子作为配合位点，为下一步做准备。第二步，利用在双吡啶交联剂和金属Zn离子之间的配合作用，进而组装成宏观网状、有机械强度的超分子材料。T. Haino说，这种由分子单体组成的高分子共聚物不仅具有很强的机械性能，而且由于其主客体相互作用，也是一种自修复材料。

这种卟啉自组装形成规则且有一定机械强度的聚合物，在未来将会有越来越广阔的应用。它非常有希望作为一种新型的先进材料出现在大家眼前。

PS：卟啉分子在现代生物医学和材料学中越来越成为不可或缺的角色之一。卟啉是生物体内的一种具有大共轭环状结构的金属有机化合物，卟啉及其衍生物广泛存在于生物体内和能量转移的相关的重要细胞器内。在动物体内主要存在于血红素（铁卟啉）和血蓝素（铜卟啉）中，在植物体内主要存在于维生素B12（钴卟啉）和叶绿素（镁卟啉）中，是血细胞载氧进行呼吸作用和植物细胞进行光和作用过程中的关键分子。卟啉化合物在高分子材料、化学催化、电致发光材料、分子靶向药物等不同领域也有广阔的应用空间。卟啉化合物独特的光学和电学性能，已经被用于模拟生物光合作用、太阳能电池等领域，并且在光能存储和转移方面也有广阔应用前景。

（作者：Anino）