DABCO催化活化炔类单体与羟基类单体的点击聚合

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在基于碳-碳及碳-氮三键单体的聚合反应中,炔基单体的硫氢化聚合与胺氢化聚合作为高效便捷的合成反应,常用于制备主链含杂原子的聚合物。其中,吸电子基团取代炔基氢原子的“酯基活化炔和羰基活化炔”分别成为了制备不饱和杂原子聚合物的重要反应单体。然而,目前基于炔基的聚合反应大多采用的催化剂含过渡金属,制得的产物中存在金属残留难以去除的问题。在合成化学中,炔与羟基化合物的烷氧化反应因其合成方法简便且效率高,是制备聚烯醚化合物的重要方法,然而其聚合研究还鲜见报道。因此,无金属催化的炔基烷氧化聚合反应亟待探索。1,4-二氮杂双环[2.2.2]辛烷(DABCO)作为一种廉价、环保、高反应性、易于处理和无毒的胺类化合物,可作为良好的固体碱催化剂用于各类有机转化。尤其是在催化活化炔的烷氧化反应中存在其独特的优势,能够以优异的收率得到高立构规整的产物,因此得到了广泛的关注。本论文主要致力于有机碱DABCO催化的炔-羟基类点击聚合反应的开发与应用。具体研究内容如下:在第二章中,我们在无金属催化的温和条件下实现了二元醇类化合物和二元炔基化合物的点击聚合反应。在DABCO催化下,二元醇类与二元炔类单体聚合1 h就能以99%的产率得到Mw达到71 000的聚羰基烯醚。该点击聚合反应具有原料易得、反应条件温和、聚合效率高等优点。基于此高效的点击聚合反应,我们将含有烷基链以及具有聚集诱导发光特性的四苯基乙烯(TPE)基团的二元炔类单体分别与带有四个端羟基的聚己内酯预聚物进行羟基-炔点击聚合反应,得到了两种交联的半结晶聚己内酯网络。这两种聚合物网络结构放入0 oC和39 oC水时,表现出非常好的可逆形状变化特性,有望在仿生智能等领域得到进一步的应用。在第三章中,我们成功开发了DABCO催化的酯基活化二元内炔与二元酚羟基单体的点击聚合反应。二元酚类与二元炔类单体在40 oC反应24 h就能以88%的产率得到Mw达到37 200的聚羰基烯醚。该聚合具有优异的区域和立体选择性,得到的聚羰基烯醚产物均呈现E式构象。另外,经过点击聚合反应将轴手性单体联二萘酚引入到聚合物主链中,得到的聚合物与PMMA混合后在发光波段表现出明显的圆偏振发光(CPL)性能。在第四章中,我们成功建立了DABCO催化的酯基活化的二元炔类单体与二元羧羟基单体的点击聚合反应。二元酯基活化炔与二元羧酸单体在40 oC下反应4 h,就以96%的产率得到了Mw为24 200的聚羰基烯醇酯。经研究发现,制备的脂肪族不饱和聚羰基烯醇酯均可发生结晶行为。在第五章中,我们建立了DABCO催化的二元羰基炔与二元羧羟基单体的点击聚合反应。该聚合反应在室温下反应1 h,就能够以82%的产率得到Mw为22 800聚羰基烯醇酯。基于此点击聚合反应,利用含有TPE基团的二元羧酸单体,成功将TPE基团引入到聚合物主链中,制备出了具有AIE特性的聚合物,可以应用于爆炸物的灵敏检测。另外,该点击聚合反应具有非常好的区域选择性,能够得到E式含量为95%的聚羰基烯醇酯。
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