联用烯烃开环易位聚合与酶促开环聚合制备多种嵌段聚合物

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化学酶法合成共聚物近些年取得了很大进展。做出成绩最突出的就是酶促开环聚合(eROP)与可控自由基聚合的联合,这一概念最早由A. Heise提出。eROP使用酶作为催化剂,有诸多方面优势,如立体选择性,生物相容性,可循环使用,以及可在温和条件下反应等。这种绿色的聚合方法eROP与其他联合的化学酶合成法也进而取得了诸多进步,分别实现了与ATRP, NMP和RAFT的联合使用制备了目标共聚物。在上述自由基聚合中,有一个共同点,即带羟基(OH)的双官能引发剂是必不可少的。我们试图将这种联合策略拓展到非自由基聚合中,而烯烃开环易位聚合(ROMP)作为独特的聚合方法进入到我们的视野。ROMP最大的特点就是在聚合后产物中保留大量碳碳双键。在实际使用中,Ru催化体系的ROMP应用最多,因为它有高的官能团耐受性等诸多好处。然而,这样一种独特的聚合方法引入到与绿色聚合方法eROP的联合中的工作未见报道,同时却有很多研究组联合ROMP与化学法开环聚合cROP,来制备共聚物。例如,最早的报道中将带酯基的降冰片烯发生ROMP,酯基水解得到OH,进而此OH引发cROP得到梳型共聚物。OH这种活泼的亲核基团并不稳定,却是引发cROP不可或缺的,所以常常需要OH的保护/脱保护这一繁琐的步骤。我们注意到eROP具有独特的优势,即,在催化聚合的同时能催化断开单体以外的酯基。如果酯前驱体能用于引发eROP,那么就能省略水解形成OH的步骤,并且解决了OH可能的负面影响。因此我们在实现传统联用后,又提出酯引发概念,改进了传统方法。在本轮文中,我们首先利用ROMP制备了多种端基的遥爪聚合物。随后采用常规方法端羟基大分子引发了eROP得到嵌段共聚物。然后转换思路,先使用eROP制备中间含有双键的聚酯作为CTA,后用ROMP/CT也合成了类似结构的嵌段共聚物。在这两条传统线路都实现后。我们提出并尝试研究酯前驱体(酯引发)的eROP,并对酯前驱体的eROP提出一个可能的机理。这样的线路得到的产物无明显差别,却节省了保护/脱保护的步骤。更重要的是,酯引发的概念给一锅法实现eROP和ROMP的连续聚合,甚至于同时聚合提供了条件。为此我们又采用连续法与分步法进行了对比,并最后成功尝试了eROP和ROMP的同时聚合。当然,酯引发eROP的概念还有待丰满和完善。然而,这种不使用羟基前驱体的eROP方法非常有可能被用于其他方法的联合中,尤其是受羟基限制的化学反应。
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