近一段時(shí)間，關(guān)于聚離子液體(PILs)的報(bào)道有些頻繁，PILs因?yàn)槠渥陨硖匦�，在諸如催化、分散、CO₂吸收以及電化學(xué)器件上都有應(yīng)用，尤其是電化學(xué)器件，自帶種族天賦。那么我們今天要講的研究呢，和上面這幾項(xiàng)都沒有關(guān)系。今天講的是PILs的簡(jiǎn)單合成及其抗菌性。

       在聚離子液體的合成中經(jīng)常會(huì)采用可控/活性聚合。在咪唑或吡啶類的聚離子液體中，比較常用的是可逆失活自由基聚合(reversible deactivation radical polymerizations, RDRP)。但是這個(gè)方法存在一個(gè)問題，直接將離子液體單體進(jìn)行聚合，所得到的聚離子液體聚合不完全，而且數(shù)均分子質(zhì)量難以控制。其原因就是作為聚合反應(yīng)媒介的過渡金屬離子經(jīng)常會(huì)和離子液體單體或聚合物形成配合物。另一種使用零價(jià)銅的RDRP用于4-乙烯基吡啶(4-VP)的聚合時(shí)則面臨著產(chǎn)率低、PDI高的問題，同時(shí)對(duì)溶劑有著特殊要求。

       來自南京理工大學(xué)的張強(qiáng)教授等人對(duì)該反應(yīng)進(jìn)行了改進(jìn)，同時(shí)采用先聚合4-VP再進(jìn)行季銨化的方式**控制了聚合的質(zhì)量，得到了低PDI的聚離子液體。研究者將4-VP和氯基引發(fā)劑（2-氯丙酸甲酯或1-苯基乙基氯）溶解在體積比1:1的H₂O/DMSO混合溶劑中形成均相體系，氮?dú)夤呐?/span>5min后加入分散有紫色零價(jià)銅、CuCl₂和Me₆TREN的水相懸濁液，作為聚合反應(yīng)的活化劑和失活劑。在5~10 ℃下反應(yīng)24 h后轉(zhuǎn)化率可達(dá)94%。在反應(yīng)過程中，體系會(huì)自發(fā)分為兩相，較重的一相即為PIL相，而未反應(yīng)的銅則會(huì)發(fā)生聚沉，可以簡(jiǎn)單分離，這無(wú)疑為大規(guī)模生產(chǎn)提供了便利

隨后，研究者對(duì)不同反應(yīng)時(shí)段的體系用體積排阻色譜法進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在高轉(zhuǎn)化率下也沒有觀察到高MW肩峰或低MW尾峰。表明聚合過程中沒有明顯的終止或偶聯(lián)副反應(yīng)發(fā)生，而后的數(shù)均分子質(zhì)量隨轉(zhuǎn)化率的線性關(guān)系也證實(shí)了這一點(diǎn)。在整個(gè)聚合過程中，M_w/M_n保持在較低水平，表明對(duì)Cu(0)-RDRP對(duì)聚合反應(yīng)有很好的控制作用。一級(jí)動(dòng)力學(xué)曲線中M_n與單體轉(zhuǎn)化率呈線性關(guān)系，表明自由基濃度恒定，這也是可控/活性聚合的**特征。

在圖1中可以看到，聚合物通過季銨化接上一個(gè)糖基成為了一個(gè)含糖聚離子液體。為什么會(huì)接一個(gè)糖基呢？我們知道，像這種含有季銨中心陽(yáng)離子聚離子液體通常對(duì)真菌和細(xì)菌有光譜的抗菌活性，但是也存在一個(gè)問題，對(duì)哺乳動(dòng)物的細(xì)胞存在毒性和溶血效應(yīng)，而且對(duì)微生物的選擇性和敏感性不夠高。那么對(duì)PILs進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化是很有意義的事情。恰好，有一個(gè)操作叫做引入糖基，通常這會(huì)提高生物相容性。并且通過與微生物表面膜蛋白結(jié)合，糖基可以提高對(duì)微生物的選擇性和親和性作者認(rèn)為，這很有可能就提高PILs的抗菌性能并且降低細(xì)胞毒性。研究者將D-甘露糖和D-葡萄糖接入PILs，與未接糖基的PILs進(jìn)行對(duì)比，分別研究了其與豆科凝集素Concanavalin A (Con A)親和性以及對(duì)大腸桿菌的抗菌作用，且分別用BF₄^-和Br^-研究了不同陰離子（這兩種搭配可以溶于水）的影響。

       可見，該合成策略提供一種簡(jiǎn)單的方法，合成具有可設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)細(xì)菌親和力和殺滅能力的含糖聚離子液體。

原文鏈接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2020/CC/C9CC09858E

原文作者：

Jing Chen, Die Li, Chunyang Bao and Qiang Zhang

DOI: 10.1039/C9CC09858E