含磷生物质呋喃基二元醇单体与聚氨酯的合成以及性能研究

There has been an extensive concern about the depletion of fossil resources and environmental pollution. Developing renewable materials from biomass as alternatives to petroleum-based ones has important meaning towards sustainable development, among those, the 5-hyroxymethyl furfural (HMF) is one of the most promising biomass because of its aromatic structure. This research proposal aims to synthesize high-performance biomass-based furanic polyurethanes with phosphonate ester side functional group from HMF. The functional HMF derivative diol monomers with phosphonate ester group are prepared using atom economy Pudovik reaction catalyzed by efficient rare-earth metal compounds, then reacts with various diisocyanates to produce a series of polyurethanes. The effect of phosphonate ester group content and sequence distribution on the properties of the resulting polymers will be investigated in detail.

化石资源短缺、环境污染问题已引起人们的广泛关注，发展生物质来源的化合物替代石油基化合物对可持续发展具有重要意义，其中，5-羟甲基糠醛(HMF)由于具有芳香环结构成为最有前景的生物质化合物之一。本课题旨在以HMF为原料合成含有磷酸酯官能侧基的高性能生物质呋喃基聚氨酯，探究磷酸酯基团对聚合物性能的影响。首先，以高效的稀土金属配合物催化原子经济性的Pudovik反应制备磷酸酯官能化的HMF衍生物二元醇单体，然后与多种二异氰酸酯加成聚合合成一系列聚氨酯。聚合物中磷酸酯基团的含量和分布对聚合物性能的影响将被详细研究。

化石资源短缺以及环境污染问题已引起人们的广泛关注，发展生物质来源的化合物替代石油基化合物对可持续发展具有重要意义。5-羟甲基糠醛（HMF）可以由纤维素、葡萄糖、果糖等可再生碳水化合物脱水转化而来，且具有芳香环结构，是最有前景的生物质平台化合物之一。本项目合成了一系列稀土金属配合物、筛选了简单有机碱小分子作为催化剂，探究了其对HMF及其衍生物呋喃二甲醛与亚磷酸二酯的磷氢化反应的催化性能，采用原子经济性的途径制备了磷酸酯官能化的呋喃基二元醇单体，并积极探索了该类型二元醇单体与多种二异氰酸酯的加成聚合反应。此外，还将本项目中所合成的稀土金属配合物运用于催化2-乙烯基吡啶聚合，制备了不同立构规整度的系列聚合物。本项目工作为HMF的官能化与高值化提供了新途径，并丰富了稀土金属配合的结构与催化性能。