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日前,吉林大學(xué)化學(xué)學(xué)院、超分子結構與材料國家重點(diǎn)實(shí)驗室張越濤教授課題組在催化環(huán)狀聚合物合成方面取得重要進(jìn)展,研究成果發(fā)表在《自然·化學(xué)》。
由于環(huán)狀聚合物沒(méi)有端基的存在,相對于線(xiàn)性聚合物往往具有特殊的性質(zhì),如更低的特性粘度和更高的熱穩定性等,進(jìn)而具有巨大的應用潛力。目前,合成環(huán)狀聚合物的方法主要包括關(guān)環(huán)法和擴環(huán)法兩種。關(guān)環(huán)法是將線(xiàn)性聚合物通過(guò)末端的官能團進(jìn)行偶聯(lián),實(shí)現環(huán)狀聚合物合成,該方法單體適用范圍廣,通常需要在極低的濃度下進(jìn)行,從而避免分子間副反應,但不利于環(huán)狀聚合物的大規模制備和高分子量環(huán)狀聚合物的合成。擴環(huán)法是通過(guò)環(huán)狀的催化劑或引發(fā)劑模板,來(lái)制備環(huán)狀聚合物,可以合成高分子量聚合物,但是條件苛刻,單體適用性低。綜上所述,兩種方法都存在一定的缺陷,在一定程度上限制了對于環(huán)狀聚合物的研究和應用。
分子內三官能路易斯酸堿對催化合成可再生可降解環(huán)狀聚合物
張越濤教授團隊設計合成了分子內含有兩個(gè)路易斯酸中心和一個(gè)路易斯堿中心的三官能路易斯酸堿對催化劑,實(shí)現了基于可再生單體的環(huán)狀聚合物的合成。結合反應機理的研究,團隊證明了在催化的過(guò)程中,兩分子催化劑與單體結合生成了環(huán)狀的催化模板,隨后不斷地將單體插入到該環(huán)狀模板內,進(jìn)行“擴環(huán)反應”,當聚合結束后,兩條聚合物的鏈端之間相互鏈接,進(jìn)行“關(guān)環(huán)反應”,實(shí)現環(huán)狀聚合物的合成。體系將FLP催化劑的分子內協(xié)同與分子間協(xié)同相結合,是一個(gè)全新的成環(huán)機制。此外,該環(huán)狀聚合物可以通過(guò)熱裂解完全回到單體,實(shí)現高效的閉環(huán)回收。研究工作也進(jìn)一步拓展了路易斯酸堿對的應用范疇,為高效催化劑合成和可控催化環(huán)狀聚合物合成的新策略提供了新思路。
吉林大學(xué)為論文唯一通訊單位,化學(xué)學(xué)院宋艷嬌博士為文章第一作者,張越濤教授為論文的唯一通訊作者。本論文得到了國家自然科學(xué)基金委員會(huì )的支持。
中國吉林網(wǎng) 吉刻APP記者 殷維
圖片由吉林大學(xué)提供
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