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华南理工大学唐本忠院士团队秦安军教授开发出基于炔类单体的新型CO2聚合反应
2018-01-02 来源:中国流变网    点击次数:172次    

  大气中CO2浓度的不断攀升已经造成了日益严重的环境问题。作为一种丰富、廉价、无毒以及可再生的一碳资源,CO2在化学合成领域的利用是目前的研究热点,利用CO2制备高分子材料更是引起了大家的广泛关注。然而由于其较低的反应活性,只有极少量的CO2聚合反应被开发出来。目前被广泛研究的是CO2和环氧单体的共聚反应,其他诸如CO2和二醇单体、CO2和二醇以及二卤代物单体的三元共聚也相继被报道。但CO2与炔类单体的聚合则鲜有报道,其制约因素可能是环化反应阻碍了聚合物链的增长。本工作中,作者则创新性地发展了基于炔类单体的新型CO2聚合反应,并制备了先进功能聚合物材料。

  近期,华南理工大学唐本忠院士团队秦安军教授等开发出基于炔类单体的新型CO2聚合反应。如图1所示,作者建立了Ag2WO4催化的常压下CO2和炔类单体以及二卤代物单体的聚合。该聚合反应利用双功能催化剂Ag2WO4进行催化,于80 oC反应12小时便可以高达95%的产率得到分子量高达31400的聚炔酯。

图1. 钨酸银催化的基于炔类单体的新型CO2聚合反应

  基于聚炔酯主链上活化的炔基,作者利用他们发展的炔-胺点击反应进行了后修饰。如图2所示,聚炔酯和苄胺在80 oC的反应温度很容易进行反应,以100%的接枝率得到区域和立构规整的聚烯胺酯。

图2. 聚炔酯的氨基-炔点击反应后修饰路线示意图。

  此外,作者还利用该聚合反应制备低分子量的遥爪聚合物。如图3所示,该遥爪聚合物仍然具有反应活性,可以作为大分子单体进一步和CO2以及二卤代物单体聚合得到更高分子量的聚炔酯。

图3. 遥爪聚合物的制备及其作为大分子单体的聚合示意图。

  该聚合反应具有很好的官能团耐受性,可以将具有聚集诱导发光(AIE)特性的四苯基乙烯(TPE)、四苯基吡嗪(TPP)以及噻咯基元引入聚合物主链中得到同样具有AIE特性的聚炔酯(图4)。所制备的聚合物薄膜绝对荧光量子效率最高可达61%。另外,聚合物主链中由于含有大量酯基,在碱性条件下具有很好的降解性能,有望成为一类环境友好的新材料。

图4. 聚炔酯类化合物的AIE性能

  相关结果发表在Macromolecules (2017, DOI: 10.1021/acs.macromol.7b02109)上。第一作者为博士生宋波

  论文链接:http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.7b02109

 
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