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新研究利用有机催化剂进行立体控制聚合

信息来源:r-f.cn  时间:2019-04-19  浏览次数:43

北卡罗来纳大学两名研究人员开发了一种利用有机催化剂来控制立体聚合的方法。其研究成果发表在《科学》上,A. J. Teator和F. A. Leibfarth描述了这个过程,并概述了一些可以使用结果的方法。伯明翰大学的Jeffrey Foster和Rachel O'Reilly在同一期期刊上发表了一篇关于该团队工作的展望。聚合物是一种具有分子结构的物质,通常由类似单元结合在一起组成——它们通常存在于树脂和塑料中。

新研究利用有机催化剂进行立体控制聚合

博科园-科学科普:在这项新的研究中,研究人员试图创造出一种具有更强附着力的聚合物,使其成为更有用的涂层材料。他们指出,最受欢迎的两种聚烯烃,聚乙烯和聚丙烯,不能很好地附着,因为它们是由氢和碳组成。以往的研究表明,聚乙烯醚(pve)可以用自由基聚合法制得,但结果缺乏立体化学,这意味着它们的强度和可靠性不高。这使得研究人员设计了一种新方法,可以在制备pve时控制催化剂,从而利用阳离子聚合使pve具有明确的立体化学性质。立体化学是指构成分子原子的三维排列及其对化学反应影响。

新研究利用有机催化剂进行立体控制聚合

在新方法中,研究人员使用了不对称磷酸和路易斯酸(钛)在离子聚合过程中迫使单体进入所需的方向——有机催化剂使研究人员能够对生成的立体化学进行完全控制。其创造的聚合物是半结晶,测试表明它既具有很强的机械强度(与聚乙烯相当),又具有很强的粘性。福斯特和奥赖利认为,这种新方法可能会导致粘合剂涂层和医疗设备的发展。还指出,这种新方法是可伸缩的,适合各种类型加工,如熔炼、成型和着色。

新方法背后的概念似乎可以推广到其他类型的聚合体系,这意味着一种全新的产品类别可能即将问世。经过优化的催化剂可以生产大量等规聚丙烯,其中侧链方向都是相同的。不过,如果在单体中加入一个氧,那么这种均匀性就会变得更难加强。Teator和Leibfarth研究的聚合各种乙烯醚通用方法,在阳离子聚合过程中,它们依赖手性磷酸和钛路易斯酸的结合来偏置单体取向,所得聚合物具有良好的粘接性能。

新研究利用有机催化剂进行立体控制聚合

(图示)设计一种立体选择性阳离子聚合:

(A)配位插入聚合中的手性配体环境通过在增殖聚合物链端定向面加成,使立体选择性单体内充质成为可能。由于催化剂,极性单体通常与这种机理不相容。

(B)乙烯醚阳离子聚合时的非手性链端没有提供立体诱导固有模式,单体加入发生在氧碳基离子的两个表面。

(C)对立体选择性阳离子聚合催化控制方法依赖于一种手性、基于双酚基的反离子,以抵消单体内附物的立体化学偏差。所得到等规聚苯乙烯醚是具有本征极性的半晶热塑性塑料。

新研究利用有机催化剂进行立体控制聚合

博科园-科学科普|Copyright?Science X Network/Bob Yirka/Phys

参考期刊文献:《科学》

DOI: 10.1126/science.aaw1703

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