用于极性乙烯基单体聚合反应的弱相互作用型Lewis酸碱对的设计

The project focuses on the design and synthesis of a series of novel weak interacting Lewis Pair complexes for polymerization reaction of polar vinyl monomer. The binding way between acid and base is weak force that can be broken by polar vinyl monomer. The weak interacting Lewis pair will show intramolecular cooperation effect and acid-base cooperation effect simultaneously. The target complexes will be catalysts with high stabilization and good activity, and also will give high performance polyolefin products with multiple microstructures, which can be used in versatile applications. The project will reveal internal rule between catalyst structure and polymer structure by in-depth study the relationship between catalyst structure and polymerization activity. Furthermore, the project will study polymerization mechanism based on the DFT calculation and kinetic study, and will provide the opportunity for designing other new catalyst.

本项目旨在构建一系列用于极性乙烯基单体聚合的弱相互作用型Lewis酸碱对，其特征是Lewis酸、碱中心之间的结合力既有一定强度又可被极性单体断裂。这种Lewis酸碱对兼具分子内协同催化能力和酸碱协同催化能力，有望成为高稳定性、高活性催化剂，将有效促进多种极性乙烯基单体聚合，获得具有多种微观结构、性能优异、可满足多种需求的高分子材料。深入考察Lewis酸、碱中心间相互作用力的大小与可催化单体种类、活性之间的关系，揭示催化剂结构与聚合活性之间的关系；通过动力学、计算机密度泛函（DFT）计算阐明聚合反应机理，为新型催化剂的设计提供新思路和理论依据。

设计新型的高效廉价的聚合催化剂用于极性烯烃的区域和立体选择性聚合是高分子领域具有挑战性的工作。本项目在按照原定计划及方案实施过程中,设计合成了31个催化剂，实现了甲基丙烯酸甲酯、2-乙烯基吡啶等极性乙烯基单体的区域或立体选择性聚合，取得了一些初步成果。在执行本项目的过程中,我们紧密围绕极性烯烃聚合控制进行了探索,发展了三类新型的聚合体系，探索了弱相互作用型路易斯酸碱对的设计合成及催化性能，合成了多种具有弱相互作用的路易斯酸碱对，这些酸碱对极性烯烃聚合表现出高的催化活性，并能有效控制聚合物的立体规整度。首次实现了2-乙烯基吡啶的高等规选择性聚合，实现了该单体的分子量、聚合组分、立体选择性调控，通过手性诱导合成了具有光学活性的螺旋聚合物，为具有立体规整结构的聚合物的应用提供了参考。