制备高浓度超分子聚合物的有效方法
超分子聚合物(SP)是由非共价键合的小分子组成的分子组装体。它们表现出高可回收性，这源于其单体结合的动态性质，这与具有不可生物降解性质的共价聚合物不同。形成 SP 的小重复单元(称为单体)经过专门设计，用于构建多个非共价键，以增强所得 SP 的稳定性。通过根据单体浓度、溶剂组成和温度形成各种分子排列，这些单体可以组织成结构不同的组装体。这种由单个分子形成的多功能自组装结构被称为多态性。
然而，多晶型现象可能通过形成结晶多晶型状态而导致分子溶解度降低。这个问题在各种化学工业中普遍存在，例如制药，其中药物分子的溶解度影响药物分子的功能。为了克服这个问题，使用“共形成物”分子已被认为是制药行业的方法之一。共形成体分子可以通过与母体分子共聚集来抑制结晶多晶型态的形成，从而增强药物分子的溶解度。
受这种方法的启发，由千叶大学高级学术研究所 Shiki Yagai 教授领导的日本研究小组最近探索了一种新型的超分子共聚体方法。“我们将这种方法应用于可以形成不溶性结晶多晶态的超分子单体， ”Yagai 博士解释道。他们的论文于 2023 年 9 月 22 日发表在Angewandte Chemie 国际版上，由千叶大学科学与工程研究生院的 Atsushi Isobe 和东京工业大学开放设施中心的 Takashi Kajitani 博士共同撰写。
该团队研究了由以化合物1为代表的巴比妥酸多重氢键单元功能化的π-共轭单体形成的SP。这种超分子单体在SP的制备过程中形成结晶多晶态，因此溶解性较差。因此，研究人员新设计了化合物2，其对母体化合物1的分子结构进行了轻微修改，作为超分子共形成物。化合物 2 具有高度可溶性，因为分子修饰有效地阻止了母体化合物 1 中观察到的结晶多晶态的形成。将两种化合物混合后，研究人员证明母体单体 1 的溶解度显着提高，而不影响其溶解能力。形成 SP。
因此，使用这种超分子共形成物有助于克服与结晶度相关的问题，并能够制备高浓度的 SP。此外，通过利用单体结合的可逆性，可以将共聚体分子与所得的 SP 分离。
Yagai 博士强调了这些发现的重要性，他说：“共形成剂的使用可以促进 SP 的大规模生产，从而对其功能进行评估。超分子聚合物的应用有助于生产新型塑料材料，该材料由于单体结合的可逆性而具有高可回收性，并以较低的能耗进行回收。”
从长远来看，这可以为开发改进的可回收塑料以实现可持续的未来铺平道路。
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