通过利用光学活性液晶作为反应位点,研究人员在具有对齐螺旋形态的聚合物的活性聚合中取得了显著进展。在此过程中,光学无活性单体在液晶内呈现出手性(镜像)构型,导致形成光学活性聚合物。这一成绩在不对称化学和聚合物科学上都是突破性的进展。
聚异氰酸酯是一种以螺旋结构著称的专业聚合物,其螺旋的扭转方向(右手或左手)可以通过用于制作手性分子的催化剂进行调控。这种能力使得聚异氰酸酯能够展示光学特性,如圆二色性和光学旋转,从而成为稳定的光学活性材料。
研究团队成功地利用物理方法从非光学单体中创建了光学活性导电聚合物,而非化学方法,采用液晶反应环境作为外部设定。他们首次使用具有手性(镜像异构体)结构的液晶作为溶剂,成功实现了光学活性聚异氰酸酯的非对称(手性)活性聚合。
在生成的聚异氰酸酯中测量的圆二色性验证了其光学活性,这源于其螺旋排列。此外,在该反应中使用的液晶显示出与扭曲弯曲向列相相关的特性——这一新发现的状态在液晶研究中引起了广泛关注。在聚合物中发现这种扭曲弯曲向列液晶是液晶研究中的一项显著成就。
这一过程类似于具有手性形式的氨基酸在生物体内酶促生长的方式,从而导致具有螺旋结构的蛋白质的形成。因此,它显示出作为仿生技术的前景——这一领域旨在模仿并利用生物系统的功能策略。
本研究得到了日本学术振兴会科学研究补助金的支持,助成编号为20K05626(H. Goto)。