近年來，聚三硫代碳酸鹽因其良好的熱穩(wěn)定性、折射率、結(jié)晶性和機械性能，引起了廣泛的關(guān)注。然而，它們的結(jié)構(gòu)和功能探索受到了合成方法的限制。

多組分聚合具有單體簡單、反應(yīng)條件溫和、產(chǎn)物結(jié)構(gòu)多樣、效率高等優(yōu)點，可以為市售單體合成各種聚三硫代碳酸鹽提供強大的多功能工具。

2024年12月21日，香港中文大學(xué)（深圳）唐本忠院士、華南理工大學(xué)胡蓉蓉教授在國際期刊Journal of the American Chemical Society發(fā)表題為《Facile Synthesis of Functional Polytrithiocarbonates from Multicomponent Tandem Polymerizations of CS₂, Thiols, and Alkyl Halides》的研究論文，Longbin Chen為論文第一作者，唐本忠院士、胡蓉蓉教授為論文共同通訊作者。

唐本忠，香港中文大學(xué)（深圳）教授，中國科學(xué)院院士，發(fā)展中國家科學(xué)院院士，亞太材料科學(xué)院院士，英國皇家化學(xué)會會士。

1982年于華南理工大學(xué)獲學(xué)士學(xué)位，1985年、1988年先后獲日本京都大學(xué)碩士、博士學(xué)位；曾在多倫多大學(xué)從事博士后研究工作。1994年加入香港科技大學(xué)。2021年加入香港中文大學(xué)（深圳）擔(dān)任理工學(xué)院院長、校長學(xué)勤講座教授。

唐本忠院士主要從事材料科學(xué)，高分子化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)診療等研究。在聚集誘導(dǎo)發(fā)光（Aggregation-Induced Emission, AIE）這一化學(xué)和材料前沿領(lǐng)域取得了原創(chuàng)性成果，是AIE概念的提出者和AIE研究的引領(lǐng)者。

唐本忠院士已發(fā)表學(xué)術(shù)論文2,000多篇，總引用超210,000次，H因子為202。在學(xué)術(shù)會議上作了500多場邀請報告，擁有100多項授權(quán)專利。

胡蓉蓉，華南理工大學(xué)教授，國家杰青，國家優(yōu)青。2007年本科畢業(yè)于北京大學(xué)，2011年博士畢業(yè)于香港科技大學(xué)，隨后留校擔(dān)任研究助理兩年。2014年加入華南理工大學(xué)，2016年晉升為教授。

胡蓉蓉教授的研究興趣為1. 多組分聚合新反應(yīng)；2. 含硫功能高分子材料的合成；3. 新型發(fā)光分子的設(shè)計、合成與應(yīng)用研究。已發(fā)表SCI收錄的論文100余篇，共被引用3000余次。

在這里，研究人員開發(fā)了一種穩(wěn)定且高效的多組分串聯(lián)聚合（MCTP）方法。在室溫、空氣中，以K₂CO₃為催化劑，將CS₂、二硫醇和鹵代烷烴進(jìn)行聚合，合成了12種結(jié)構(gòu)多樣有序的聚三硫代碳酸鹽，分子量高達(dá)37900 g/mol，產(chǎn)率高達(dá)93%。

根據(jù)不同的聚合物主鏈結(jié)構(gòu)，非晶態(tài)聚三硫代碳酸鹽具有優(yōu)異的斷裂伸長率，而結(jié)晶態(tài)聚三硫代碳酸鹽具有較大的加工溫度窗口（約200 °C）和良好的機械性能（σ_B為23.6 MPa，?ε_B為858%），經(jīng)單軸拉伸變形后拉伸強度可顯著提高至87.5 MPa。

即使沒有芳香環(huán)，也能觀察到結(jié)晶聚三硫代碳酸鹽在有機溶劑中的上臨界溶液溫度（UCST）以及非常規(guī)發(fā)光現(xiàn)象。

因此，這種高效、穩(wěn)定、溫和且經(jīng)濟(jì)的CS₂?MCTP為簡便構(gòu)建結(jié)構(gòu)多樣性的聚三硫代碳酸鹽開辟了道路，帶來了可調(diào)節(jié)的機械、熱、發(fā)光和熱響應(yīng)性能，將大大拓寬含硫聚合物的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用范圍。

圖1：多組分串聯(lián)聚合（MCTP）過程示意圖

圖2：聚三硫代碳酸鹽的化學(xué)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)率、M_ns和多分散性指數(shù)

圖3：模型化合物的合成與單晶結(jié)構(gòu)

圖4：核磁共振譜圖

圖5：聚三硫代碳酸鹽的熱穩(wěn)定性和結(jié)晶性

圖6：聚三硫代碳酸鹽的熱響應(yīng)行為和發(fā)光性質(zhì)

圖7：聚三硫代碳酸鹽的機械性能和鏈間相互作用

圖8：拉伸誘導(dǎo)結(jié)晶和機械性能增強

綜上，作者通過多組分串聯(lián)聚合（MCTP）方法，簡便、高效地合成了一系列結(jié)構(gòu)多樣、性能可調(diào)的聚三硫代碳酸鹽（polytrithiocarbonates），這些聚合物具有良好的熱穩(wěn)定性、可調(diào)控的機械性能以及獨特的上臨界溶解溫度（UCST）行為和非傳統(tǒng)發(fā)光性質(zhì)。

Facile Synthesis of Functional Polytrithiocarbonates from Multicomponent Tandem Polymerizations of CS₂, Thiols, and Alkyl Halides,?Journal of the American Chemical Society,?2024.