近一段時間，關于聚離子液體(PILs)的報道有些頻繁，PILs因為其自身特性，在諸如催化、分散、CO₂吸收以及電化學器件上都有應用，尤其是電化學器件，自帶種族天賦。那么我們今天要講的研究呢，和上面這幾項都沒有關系。今天講的是PILs的簡單合成及其抗菌性。

       在聚離子液體的合成中經常會采用可控/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)。但是這個方法存在一個問題，直接將離子液體單體進行聚合，所得到的聚離子液體聚合不完全，而且數均分子質量難以控制。其原因就是作為聚合反應媒介的過渡金屬離子經常會和離子液體單體或聚合物形成配合物。另一種使用零價銅的RDRP用于4-乙烯基吡啶(4-VP)的聚合時則面臨著產率低、PDI高的問題，同時對溶劑有著特殊要求。

       來自南京理工大學的張強教授等人對該反應進行了改進，同時采用先聚合4-VP再進行季銨化的方式**控制了聚合的質量，得到了低PDI的聚離子液體。研究者將4-VP和氯基引發劑（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，氮氣鼓泡5min后加入分散有紫色零價銅、CuCl₂和Me₆TREN的水相懸濁液，作為聚合反應的活化劑和失活劑。在5~10 ℃下反應24 h后轉化率可達94%。在反應過程中，體系會自發分為兩相，較重的一相即為PIL相，而未反應的銅則會發生聚沉，可以簡單分離，這無疑為大規模生產提供了便利

隨后，研究者對不同反應時段的體系用體積排阻色譜法進行研究，發現在高轉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副反應發生，而后的數均分子質量隨轉化率的線性關系也證實了這一點。在整個聚合過程中，M_w/M_n保持在較低水平，表明對Cu(0)-RDRP對聚合反應有很好的控制作用。一級動力學曲線中M_n與單體轉化率呈線性關系，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糖基成為了一個含糖聚離子液體。為什么會接一個糖基呢？我們知道，像這種含有季銨中心陽離子聚離子液體通常對真菌和細菌有光譜的抗菌活性，但是也存在一個問題，對哺乳動物的細胞存在毒性和溶血效應，而且對微生物的選擇性和敏感性不夠高。那么對PILs進行結構優化是很有意義的事情。恰好，有一個操作叫做引入糖基，通常這會提高生物相容性。并且通過與微生物表面膜蛋白結合，糖基可以提高對微生物的選擇性和親和性作者認為，這很有可能就提高PILs的抗菌性能并且降低細胞毒性。研究者將D-甘露糖和D-葡萄糖接入PILs，與未接糖基的PILs進行對比，分別研究了其與豆科凝集素Concanavalin A (Con A)親和性以及對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單的方法，合成具有可設計結構、增強細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