图1. 聚酰胺的经典合成法

西北大学关正辉教授课题组长期致力于烯烃羰基化反应研究（J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 85; J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 7298; J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 17490; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202406226; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 23117 (hot paper); Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 12199 (hot paper); Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 14196; Nat Commun. 2023, 14, 3167; Nat Commun. 2023, 14, 2572; Sci. China Chem. 2023, 66, 1474等）。近日，结合作者课题组在烯烃羰基化反应方面的研究基础，作者以简单易得的双烯、双胺和一氧化碳为单体，发展了钯催化烯烃的氢胺羰基化可控聚合新方法并实现了功能性聚酰胺的高效合成。作为传统尼龙合成方法的有益补充，该突破性的聚合方法可用于电致变色聚酰胺材料、可降解聚酰胺材料等的高效合成，从而为聚酰胺功能高分子的变革性合成与结构创新提供了新的方案。

图2. 本篇工作

在最优反应条件下，作者对单体的适用范围进行了考察。如图3所示，降冰片二烯、环己二烯以及DA加成得到的二烯等，在聚合反应中均展现出很好的兼容性。在标准条件下，均能获得较高收率和较高分子量的聚酰胺产物。作者还研究了二胺单体的适用范围。含有碳酸脂官能团的二胺、含有四苯乙烯片段的二胺以及含有电致变色基团的二胺等均能很好的兼容于该烯烃羰基化聚合反应，从而为新型功能性聚酰胺，包括可降解聚酰胺、电致变色聚酰胺、聚集诱导发光型聚酰胺等的合成发展了新方法。

图3. 烯烃羰基化聚合反应的范围以及功能聚酰胺材料的性质

作者研究发现，相较于传统方法合成的直链聚酰胺，以该方法合成的新型脂肪环状聚酰胺具有更好的耐热性、更高的玻璃化转变温度和更好的溶解度。例如，热重分析显示聚酰胺PA3的热分解温度(T_d5)比聚酰胺PA-MDA6的热分解温度高57℃。聚酰胺PA3的玻璃化转变温度(T_g)比PA-MDA6的玻璃化转变温度高78℃。因此，该类聚酰胺有望作为高性能、易加工的新型功能材料。

图4. 热学性能对比

关正辉，西北大学教授，博士生导师。获国家基金委优秀青年科学基金资助，入选国家高层次青年人才支持计划，获得中国化学会青年化学奖、陕西省技术发明奖一等奖、陕西青年科技奖、全国优秀博士学位论文提名等奖励。为中共陕西省“羰基化有机合成”三秦英才创新团队带头人、陕西省“羰基化合成”创新团队带头人、陕西高校一碳化学转化青年创新团队带头人、中科院西部之光访问学者、陕西省优秀博士学位论文指导教师。研究兴趣为有机合成、羰基化反应、功能材料的合成与应用等，已在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Commun.、CCS Chem.、Sci. Bull.、Sci. China Chem.等期刊发表论文100余篇。