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华南理工大学唐本忠院士团队秦安军教授等首次将氧气(O2)作为聚合单体制备功能化聚呋喃
2018-09-06 来源:中国流变网    点击次数:254次    

  O2作为大气中的重要组成成分,在生物体的呼吸作用、新陈代谢等方面发挥着至关重要的作用。目前,O2已经被人类广泛应用于冶炼工艺、国防工业、医疗保健等方面。同时,O2也会带来一些危害,例如金属腐蚀、高分子材料老化、食物腐烂等。因此,合理恰当地利用O2使其造福人类意义重大。

在化学合成领域,O2通常由于其氧化特征,在反应过程中必须完全排除。与此同时,O2因为丰富、廉价、无毒、环保的特性,被越来越多用作化学合成中的绿色氧化剂。近年来已有多种多样O2参与的有机反应报道,但O2还没有作为聚合单体应用于高分子合成领域。本工作中,作者创新性地将O2作为一种重要聚合单体,发展了其与炔类单体的新型聚合反应,并制备了功能化聚呋喃材料。

  近期,华南理工大学唐本忠院士团队秦安军教授等在三键单体聚合领域取得新进展:首次建立了O2参与的炔类单体的新型聚合反应。如图1所示,作者建立了Pd(OAc)2催化的常压下O2和内炔单体的聚合。该聚合反应采用N,N-二甲基乙酰胺和全氟萘烷的双溶剂体系,于70 反应8小时便可以高达85%的产率得到分子量高达14900的聚呋喃。

图1. 醋酸钯催化的O2和炔类单体的新型聚合反应

制备得到聚呋喃具有良好的溶解性和热稳定性。基于呋喃基团的富电子特性,聚呋喃可应用于缺电性爆炸物,例如苦味酸(PA)的灵敏检测。如图2所示,聚合物的发光强度随PA浓度成指数关系而非线性关系变化,表现出超放大猝灭效应。

图2. 聚呋喃爆炸物PA检测示意图。

此外,该聚合反应具有很好的官能团耐受性,可将芴、咔唑、吡嗪以及四苯基乙烯基团引入聚合物主链得到了共轭聚呋喃。如图3所示,由于共轭聚呋喃具有独特的D–π–D或D–π–A共轭结构单元,因此均具有很大的双光子吸收截面,最高可达1570 GM,有望应用于光电以及生物等领域。

图3. 共轭聚呋喃的双光子吸收截面测试及随测试波长变化的示意图。

相关结果发表在Macromolecules (2018, DOI: 10.1021/acs.macromol.8b01293)上。第一作者为博士生宋波

“绿色单体”是一类丰富、廉价、无毒、可再生的聚合单体,包括日常生活中的水(H2O),氧气(O2),二氧化碳(CO2),氮气(N2)以及其他易得天然有机化合物。目前,唐本忠院士团队秦安军教授等已经成功开发出H2O,O2和CO2参与的基于三键单体的新型聚合反应(Macromolecules201750, 8554–8561; Macromolecules201851, 42–48)。

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021%2Facs.macromol.8b01293

 
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