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苏州大学屠迎锋教授特约专论:级联聚合反应
2019-08-28  来源:高分子学报

  随着现代合成大发排列3的发展,有机化学家提出了级联反应(cascade reaction)的概念以满足高效和绿色的合成要求,即通过将上一个反应得到的新官能团直接用于下一个反应,从而将多个反应条件相似的反应级联结合起来一锅一次性完成。将其推广到高分子合成体系,则可建立相应的级联聚合(cascade polymerization)概念,即通过一步投料的聚合过程将两个或多个反应条件相似的不同聚合反应级联结合起来一锅一次性完成。然而,该方向的早期尝试并不顺利,报道的多是串联聚合(tandem polymerization)反应。2006年陶氏化学报道了通过链穿梭聚合(chain shuttling polymerization)合成聚烯烃多嵌段共聚物的方法,可认为是首例级联聚合反应,因其在聚烯烃弹性体的合成上具有重要的应用价值,此方法吸引了众多科学家的兴趣。但其在合成其它聚合物体系的报道非常少。

  聚酯是一类主链中含有酯键的聚合物,因其优异的性能得到了广泛的应用。通常可采用缩合聚合(如芳香族聚酯)或开环聚合(如聚乳酸和聚己内酯)方法合成。有别于采用缩合聚合或开环聚合的传统思路,苏州大学屠迎锋教授课题组于2013年提出了将开环聚合和缩合聚合在同一聚合体系中级联的策略,即采用基于二酸二醇的大环内酯与二醇分子进行开环-缩合级联聚合(PROP),合成共聚酯或聚酯多嵌段共聚物的方法。该方法克服了缩合聚合中对于二酸和二醇的高纯度及严格的等当量投料要求的问题,以及开环聚合中单体种类较少,功能性基团难以引入及含量低的问题,具有链式聚合和逐步聚合各自的优点,可高效快速合成具有较高分子量的聚酯、共聚酯及其多嵌段共聚物。该工作提供了一种新型聚酯及其嵌段共聚物的合成方法,系列成果已发表论文11篇。

  屠迎锋教授课题组在《高分子学报》2019年第11期的特约专论中(即将出版)系统评述了级联聚合的研究进展。首先阐明了级联聚合的定义,说明了其与串联聚合、并存聚合(concurrent polymerization)和杂化共聚合(hybrid copolymerization)的区别和联系,然后从聚合机理、聚合动力学、聚合热力学等方面介绍了开环-缩合级联聚合方法,对比了其与缩合聚合和开环聚合的优缺点,并介绍了该聚合方法在合成共聚酯特别是多嵌段共聚酯方面的应用。最后,展望了该聚合方法待解决的问题、重点发展方向及在弹性体、可降解材料、生物医用材料等方面的应用前景。

  论文链接:http://www.gfzxb.org//article/doi/10.11777/j.issn1000-3304.2019.19094

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