外界刺激在内酯开环聚合中的应用

Switchable catalysis or stimuli responsive polymerization is a hot research area in polymer chemistry. A major challenge in this field is the difficult in the synthesis of the complicated catalyst systems; another major challenge is that the current researches are only limited to the effect of one external stimulus on the polymerization process. This project proposes the synthetic strategy of "platform-module". We select several widely studied, high performance metal and organo catalysts as the "platform" (including β-diimine zinc, phenoxy-imine zinc, urea, thiourea, etc), several simple and stimuli responsive (including redox, Lewis acid, light, magnetic field, etc) functional groups as "module"; and the stimuli responsive catalysts can be prepared by combing the "platform" and the "module" through simple synthetic routes. This synthetic strategy is simple, direct, and more importantly, can easily combine two or three stimuli responsive functional groups in one catalyst system. As such, it is possible to study the synergistic effect several different external stimuli on the polymerization process and polymer properties.

可切换聚合或者刺激响应性聚合是近来高分子化学领域的一个研究热点。目前，该领域存在两个挑战：一是催化剂体系较为复杂、催化剂合成困难；二是研究仅局限于某一种外界刺激对聚合过程的影响。本项目提出了“平台-模块”的合成策略：选取几种广泛研究、高性能的金属催化剂以及有机催化剂作为“平台” (包括β-二亚胺锌、水杨醛亚胺锌、脲、硫脲等)，同时，选取一些比较简单的、具有刺激响应性的 (包括氧化-还原、路易斯酸、光、磁等) 官能团作为“模块”；通过比较简单的合成路线将“平台”与“模块”组合起来，制备具有刺激响应性的催化剂。这一合成策略比较简单、直接，最重要的是可以将两种甚至三种不同刺激响应性的官能团比较容易地整合到一个催化剂体系内，从而实现多种外界刺激手段对聚合过程以及聚合物性质的协同作用。

利用外部的刺激来影响催化剂行为，进而实现对聚合过程暂时的调控，是目前高分子合成领域中的一个研究热点。这一过程仅使用一种催化剂，利用诸如电化学刺激、光化学刺激、机械力刺激等手段调节催化剂的反应性；在调控聚合过程的同时，也能得到性质和组成不同的高分子材料。在本项目中，我们详细研究了“平台-模块”的合成策略：选取几种广泛研究、高性能的金属催化剂以及有机催化剂作为“平台”，同时，选取一些比较简单的、具有刺激响应性的官能团作为“模块”；通过比较简单的合成路线将“平台”与“模块”组合起来，制备具有刺激响应性的催化剂。在此基础上，本项目研究了不同刺激因子(路易斯酸、氧化-还原、光等)对于催化剂性质，以及合成的高分子材料的微结构与性质的影响。本项目的研究成果对于未来新型催化剂的设计，以及新型高分子材料的制备具有一定的推进作用。