【综述】华东理工大学刘润辉教授课题组JACS Perspective：通过N-羧基环内酸酐开环聚合制备聚肽的最新进展和未来展望- 大数跨境

【综述】华东理工大学刘润辉教授课题组JACS Perspective：通过N-羧基环内酸酐开环聚合制备聚肽的最新进展和未来展望

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2024-09-05

导读：刘润辉教授课题组发表展望论文，总结了NCA开环聚合制备聚肽的最新进展，包括NCA单体合成、开环聚合引发剂、催化剂及聚合方式，并对聚肽的未来发展趋势进行了展望。

聚肽作为一种模拟天然蛋白和多肽的重要生物材料，在抗微生物、组织工程、药物递送等领域被广泛研究，展现出优异的生物学功能和广阔的应用潜力。N-羧基环内酸酐（NCA）开环聚合是制备聚肽的经典合成方法，具有高效、可大规模制备高分子量聚肽的优点。因此，研究NCA开环聚合新策略，实现快速、可控制备聚肽具有重要意义。

华东理工大学刘润辉教授课题组长期致力于模拟天然多肽的聚肽的高效合成及其功能研究。该课题组建立了双三甲基硅基胺基锂（LiHMDS）引发的水分耐受的快速NCA开环聚合方法，实现敞口容器中、几分钟内快速聚合高效制备聚肽（Nat. Commun. 2018, 9, 5297)；发现了以羧酸盐为新一类引发剂的NCA开环聚合方法，并提出了“进攻NCA−脱羧”一步协同聚合反应新机理（Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 26063）。

近日，刘润辉教授课题组发表展望论文（Perspective），总结了NCA开环聚合制备聚肽的最新进展，包括NCA单体合成、开环聚合引发剂、催化剂及聚合方式，并对聚肽的未来发展趋势进行了展望。该展望论文发表在国际著名期刊Journal of the American Chemical Society 上。

基于该课题组多年来对聚肽合成领域的深入研究与系统认知，论文对NCA单体合成与聚合策略的最新研究进展及其反应机理进行了凝练总结。本文从NCA单体的合成切入，系统阐述了NCA合成的反应机理及其优势与局限性，包括Leuch法、Fuchs−Farthing法、非光气法和各种缚酸剂；其次，深入探讨了多种NCA开环聚合的引发体系，包括经典引发剂（如伯胺、叔胺、金属配合物等）以及各类新型引发剂（如胺基衍生物、LiHMDS、羧酸盐、异质结构等），详细分析了各引发体系的聚合机理；另外还总结了适用于不同NCA聚合体系的催化剂，这些催化剂主要基于氢键作用、酸-碱平衡等方式提升聚合速度和增加聚合可控性，适用于伯胺、醇和苯硫酚钠引发体系；凝练了NCA聚合方式的最新研究进展，包括聚合反应条件（如低温、高真空、紫外辐照和微流控技术）、螺旋加速协同聚合和聚合诱导自组装（PISA）在NCA聚合体系中的应用等。

针对NCA开环聚合制备聚肽的未来发展，论文总结了三个主要方向：1）探索新型NCA开环聚合方法，提高聚合效率和可控性，并运用人工智能和计算模拟技术开创更高效精准的聚合策略。2）创新设计氨基酸聚合物结构，包括调控聚合物的多级结构、杂化共聚及化学接枝等，以增强其生物活性并满足多样化应用需求。3）实现氨基酸聚合物的可持续合成与循环利用，深化功能研究并通过跨学科合作推动该领域的发展和应用创新。

希望此展望论文能为NCA聚合制备聚肽及其功能研究的相关领域工作者们提供新的思路和启发。

华东理工大学武月铭特聘副研究员是论文的第一作者及共同通讯作者，刘润辉教授为共同通讯作者。

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