基于非异腈多组分反应制备功能高分子

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高效合成是化学家所追寻的目标,产率低、合成步骤复杂、原料昂贵的反应难以从实验室走向实用化,这一现象在高分子领域尤为突出。为解决这一问题,多组分反应作为高效有机反应被引入高分子化学,并发展成为重要的高分子合成工具。在本文中,我们将多组分反应应用于功能高分子合成领域,主要选取Biginelli反应与Kabachnik-Fields(K-F)反应这两种非异腈参与的多组分反应进行探究,利用其反应高效、条件温和、模块化及生成特殊结构的产物等特点,便捷高效地制备了具有新颖功能的高分子材料。与异腈类多组分反应相比,非异腈类多组分反应具有原料价廉易得的优点,更适合功能高分子的大规模制备。传统的功能高分子合成途径是先制备功能化单体,再进行聚合,在大规模合成时会受到步骤繁琐与产率较低等因素的限制。为此,在本研究中,我们采用聚合后修饰、“一锅法”等合成方法,与多组分反应相结合,简化了反应过程与纯化步骤,高效快速地获得目标产物,极大地提升了功能高分子的合成效率。首先,我们合成了带有活性侧链的无规共聚物,再通过Biginelli反应经聚合后修饰将功能性基团引入聚合物侧链,从而制备了一系列具备粘合性能的聚合物。通过对后修饰产物的分析,我们证实了Biginelli反应可高效实现聚合物后修饰;而通过对聚合物功粘合性能的微观及宏观表征,我们验证了这一聚合物的独特粘合性能,并明确了Biginelli反应对聚合物功能提升的贡献。随后,我们采用不同功能基团的反应模块,经K-F反应与可逆加成-断裂链转移聚合(reversible addition-fragmentation chain transfer,RAFT)的“一锅法”体系,合成了具有潜在CT与19F磁成像(19F MRI)的双功能聚合物造影剂。我们通过对“一锅法”体系的动力学分析验证了K-F/RAFT体系具有良好的兼容性,并将进一步研究该双功能造影剂的实际使用性能。作为非异腈参与多组分反应的代表,Biginelli反应与K-F反应具备高效、模块化、条件温和等特点,在以应用为导向的功能高分子合成领域是极为有效的合成手段。随着更多多组分反应体系的开发与高分子合成方法的不断发展,多组分反应在功能高分子合成中的应用潜力将得到进一步发掘。
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