华南理工大学唐本忠院士团队秦安军教授 Green Chem.: 基于“榫卯”灵感开发基于CS?的活化内炔的自发、多组分聚合反应

2023-12-21 来源：高分子科技

含硫聚合物作为功能性高分子材料具有巨大的应用潜力，但发展结构多样化、反应高效的含硫聚合物制备反应仍然具有挑战性。目前硫醇、单质硫和硫化物等已被用作含硫聚合物制备的常用材料，但CS₂作为一种容易获得的富含硫的C1原料，其聚合反应的发展仍十分有限，存在反应条件要求高、耗时长或易产生有害副产物等问题。

华南理工大学唐本忠院士团队秦安军教授课题组一直致力于发展基于活化炔的高效自发点击聚合反应（Aggregate, 2023, 4, e350. Macromolecules, 2020, 53, 2516.），并在前期的工作中，观察到活化内炔单体虽然有合成简单、稳定性高等优势，但与末端炔烃相比反应活性显著降低（如：与胺类单体反应时，需要60 ℃或者更高的反应温度）。因此，发展温和条件下内炔单体的聚合反应将进一步推动这一领域的发展。

借鉴中国传统“榫卯”建筑中以卯钉嵌入榫头加固连接的思想，该课题组近期开发了一种以CS₂为“卯钉”加强仲胺单体和活化内炔单体的自发、多组分、高效、绿色聚合新反应，并高效制备了含硫聚合物（如图1所示）。

图1. 活化内炔1a、仲胺2a和CS₂的自发聚合反应。

通过在线红外监测研究表明（图2），CS₂与仲胺单体可先形成高亲核性的二硫代氨基甲酸衍生物中间体，随后在室温、无需催化剂的条件下与活化内炔单体在溶剂中发生自发聚合反应，成功地得到了具有高分子量的聚（S-酰基乙烯基-N,N-二烷基二硫代氨基甲酸酯）（PADDCs）（M_w达31 900）。

图2. 添加CS₂前后PADDCs在DMSO中聚合的在线红外光谱分析结果

PADDCs表现出高折射率（在632.8 nm的折光指数达到1.7471）、良好的透光率、易于加工、优异的成膜能力和可低温热解回收等一系列优异的性能（图3、4）。总之，该研究工作为低能耗、最大限度地减少废物产生和有效利用CS₂资源制备功能性含硫聚合物开辟了一条绿色高效的新途径。

图3 PADDCs聚合物的折光指数

图4. PADDCs的超薄薄膜展开能力

该工作以“Green Synthesis of Sulfur-Containing Polymers by Carbon Disulfide-based Spontaneous Multicomponent Polymerization”为题发表在Green Chemistry上（Green Chem., 2024, DOI: 10.1039/D3GC02415F.），论文第一作者为华南理工大学陈旭博士，通讯作者为华南理工大学秦安军教授和唐本忠院士。相关研究工作获得国家自然科学基金、广东省基金等的资助。

原文链接：https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2024/gc/d3gc02415f

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（责任编辑：xu）

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