Lewis酸碱对聚合(Lewis pairs polymerization, LPP)是目前化学研究的一个前沿和热点。自从受阻Lewis酸碱对(frustrated Lewis pairs, FLP)概念被提出以来,FLP在小分子化学领域(如活化小分子H2、CO2、CO、SO2、NO2等)的应用得到了飞速的发展,催化氢化反应(烯烃、炔烃和芳香环等)和开发新型有机反应等。然而FLP在高分子合成,尤其是在极性乙烯基单体聚合方面的应用则是方兴未艾。
2010年,张越涛教授与Chen教授合作首次将Lewis酸碱对应用于高分子合成领域,利用大位阻的强LA(如三(五氟苯基)铝(Al(C6F5)3))与大位阻的LB(如氮杂环卡宾(NHC)或有机膦碱)形成CLA或FLP催化甲基丙烯酸甲酯(MMA)、可再生单体α-亚甲基-γ-丁内酯(MBL)和γ-甲基-α-亚甲基-γ-丁内酯(MMBL)加成聚合。随后他们进一步对极性乙烯基单体和Lewis酸碱对进行扩展,实现了多种单体的高效聚合并对机理进行了详细研究。但是该体系一直存在引发效率低和“链回咬”副反应的问题,不能实现对极性乙烯基单体的活性可控聚合。
2018年,张越涛教授课题组在利用LP催化极性乙烯基单体聚合上取得突破性进展,他们利用强亲核性的氮杂环烯烃(NHO)与酸性适中位阻较大的(BHT)2AlMe生成的FLP,首次实现了对MMA或甲基丙烯酸苄酯(BnMA)的活性可控聚合,这也是首例关于FLP催化极性乙烯基单体的活性聚合的报道。同时他们利用Al(C6F5)3或B(C6F5)3与各种硅基取代的缩烯酮(SKA)组成LP也实现了可再生单体MBL和MMBL的活性可控聚合。基于已有的FLP活性聚合极性乙烯基单体的工作,他们利用有机超强膦碱(咪唑啉-2-叶立德氨基取代的膦化合物(IAP)),与酸性适中但位阻较大的(BHT)AliBu2组成FLP体系,实现了超高分子量PMMA (Mn高达1927 kg/mol)的合成。张越涛教授团队在利用Lewis酸碱对催化各种类型单体的工作中取得了许多开创性的成果,已发表相关高水平论文十多篇。
张越涛教授课题组在《高分子学报》2019年第3期“高分子青年学者”专辑发表的专论中系统评述了利用Lewis酸碱对催化极性乙烯基单体聚合的最新研究进展。该专论从LP体系首次被应用于高分子合成领域到进一步研究聚合反应机制,通过对机理的理解来开发新的Lewis酸碱组合进行催化聚合,从Lewis酸碱加合物(CLA)到FLP,从非活性聚合到活性可控聚合再到利用活性聚合体系得到超高分子量的聚合物,按照体系的发展进程做了系统的介绍。最后还对LP在高分子研究领域的发展方向进行了展望。
论文链接:http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/newcreate/gfzxb20180269zhangyuetao.pdf
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