亚胺和一氧化碳交替共聚反应合成多肽类高分子材料

本项目研究我们最近发现的一种新的聚合反应类型，即在过渡金属催化下亚胺和一氧化碳的交替共聚反应，其产物为具有重要价值的多肽。该反应是很久以来人们就一直渴望实现的一个反应，但由于缺乏有效的催化剂而未能实现。最近，我们首次发现了一种催化剂，成功实现了亚胺与一氧化碳的交替共聚，得到了高分子量的多肽类聚合物。本项目拟在这一重要突破的基础上，对这一新的聚合反应类型进行全面系统的研究。我们将通过改进催化剂的结构，来提高反应性能，扩大反应范围，使该反应成为一种方便实用的合成多肽类高分子材料的方法。通过这种方法，我们将合成出多种新的多肽类聚合物，并对其性质以及作为生物医学材料的用途进行深入开发。

本项目对我们所发现的金属催化亚胺和一氧化碳的交替共聚反应进行了深入系统的研究。首先，广泛地探索了各类酰基金属化合物催化亚胺和一氧化碳交替共聚的可能。研究了各种酰基钴催化剂的合成以及催化反应性能，成功得到一种稳定的酰基四羰基钴化合物，并首次测定了酰基四羰基钴的晶体和分子结构，发现其在催化聚合反应方面具有优良的性能；还研究了多种烷基四羰基钴化合物的合成及其催化上述反应的性能，发现它们与酰基钴一样，可以有效地催化亚胺和一氧化碳的交替共聚，大大地扩大了催化剂的种类和范围；进而还研究了硅基四羰基钴化合物的合成及催化上述反应的可能，发现这类硅钴化合物是另一类非常有效的催化剂，并且具有超高的热稳定性之特点。其次，合成了多种新的亚胺单体，研究了它们与一氧化碳的交替共聚反应，得到了多种新型高分子量多肽类聚合物，其中包括利用上述新开发的催化剂所得到的具有游离氨基端基、羟基端基、酰胺基端基、羧基端基等类型的多肽类聚合物，可能用于进一步链接到其它体系。在研究新单体和新催化剂的聚合反应的过程中，发现两个新的金属催化环加成反应，包括环丙基亚胺和一氧化碳的（5+1）环化反应和环氧乙烷、亚胺及一氧化碳的（3+2+1）的环化反应；还发现了-甲氧基苄基吡咯化合物的酸催化二聚反应，这一反应对酸的高度敏感性被用来成功测定氘代试剂中微量算的含量。另外，还利用原位红外及量子力学计算等手段，对亚胺与一氧化碳交替共聚反应及其它反应的机理进行了深入研究，初步揭示出上述聚合反应的链引发、链进展以及链终止过程的机理。在计算结果的指导下，成功地开发出亚胺和一氧化碳交替共聚反应的第二代催化剂，后者完全克服了上述第一代催化剂表现出的慢的链引发过程的缺点，大大改善了催化反应的性能，此项工作正在进行中。.目前项目已申请国内外专利7项，已发表的论文15篇，主要的工作尚有多篇论文正在整理和待发表；项目在国际学术会议上作邀请报告一次、在国内学术会议上做邀请报告5次。四年来共培养博士研究生11人、硕士研究生15人。