Lewis碱或Lewis酸碱对催化内酯开环聚合

Ring-Opening Polymerization (ROP) of cyclic monomers, such as lactones and cyclic carbonates, is one of the most powerful methods to synthesize biorenewable, biocompatible and biodegradable plastic materials. More recently, organic small molecule and Lewis Pairs based catalytic systems emerged and attracted increasing attention in the field of polymer chemistry. In this proposal, we will selectively generate linear or cyclic polyesters and polycarbonates through the modification the electronic and steric effects of N-heterocyclic olefin (NHO). In addition, NHO is combined with a series of synthesized binuclear Lewis acids to form classic and/or Frustrated Lewis pair catalytic system, which will be employed to achieve the highly effective and controlled ROP of several common monomers, including lactone, lactide and carbonate. Finally, the excellent catalytic system will be chosen for the copolymerization of lactide (LA) and other lactones to synthesize ABA-type triblock polymers as elastomeric materials and to investigate the relationship between its structure and properties as well.

生物可再生的聚酯和聚碳酸酯是典型的具有环境友好且可生物降解特性的高分子材料。环状单体如内酯的开环聚合是合成这类材料最有力的方法之一。作为高分子合成领域中的新兴之秀，有机小分子及Lewis酸碱对体系对单体的催化聚合研究日益受到人们的关注。在本项目中，我们将通过调节氮杂环烯烃（NHO）的电子效应和空间效应从而达到实现选择性地合成线性或环状聚酯以及聚碳酸酯的目标。此外，合成一系列的双核Lewis酸分子，与NHO结合生成经典或沮丧Lewis酸碱对，通过分子内协同作用，以期实现不同内酯的高效、可控开环聚合。最后，将开发出的优良催化体系应用于丙交酯（LA）及其它内酯的共聚以合成ABA型三嵌段聚合物作为弹性体材料，并初步研究其结构与性能之间的关系。

本项目主要是围绕利用受阻Lewis酸碱对（FLP）催化聚合展开具体内容包括：一、根据优化了得文献过程，合成了一系列的氮杂环烯烃（NHO）或氮叶立德取代的膦化合物（IAP）作为Lewis碱，并利用核磁、质谱、晶体结构等手段对其结构进行明确的表征；二、分别利用上述Lewis碱与Lewis酸组合成的FLP体系实现各类乙烯基单体的活性聚合得到超高分子量聚合物以及具有世界纪录的53嵌段聚合的合成；三、通过合成双膦碱实现了聚合过程从中间向两边的引发，这样可以通过一次嵌段的方式就可以得到一个以生物质基单体为硬段的三嵌段热塑性弹性体材料，该生物基聚合物的高Tg赋予了聚合物耐高温的特性，在130ºC条件下任然可以保持较好的弹性体性能。该项目为FLP催化聚合物合成打下了坚实的基础。本项目标注论文28篇，其中第一标注论文8篇，第二标注论文6篇，第三标注论文12篇，第四标注论文2篇。和本项目相关的结果申请并获批中国发明专利若干。