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模块化聚合

/modular polymerization/
条目作者李子臣

李子臣

最后更新 2023-06-13
浏览 119
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具有特定结构和功能的单元进行组合得到单体模块,再将其进行聚合得到聚合物的聚合反应。类似于由小分子单体直接聚合得到聚合物的过程。

英文名称
modular polymerization
所属学科
化学

该方法将有机反应的精密性和聚合反应的高效性有机结合在一起,是制备精密结构高分子的有效方法。模块化聚合可以看作将聚合过程分阶段进行,从而得到无法通过简单单体直接聚合或共聚合的聚合物。单体模块中含有的结构和功能基团等信息以周期性方式展现在一个聚合物链上。

模块化聚合的思想来源于对聚合物链特定结构的需求,包括特定的序列结构、键连方式和功能性基团,单体模块包含的这些信息将通过聚合反应在聚合物链上得到周期性的体现。模块化聚合所使用的聚合方法可以是多样化的,其重点在于通过有机反应构建含有特殊信息的单体模块。体现模块化聚合思想的典型例子如C.霍克[注]等将双端保护的羟基酸选择性单端脱保护再偶联,重复这样的循环合成单分散的聚己内酯,这里是单体模块不断增大而没有用到聚合反应。管志斌等利用高效的炔基-叠氮反应将多肽模块聚合起来,这种利用高效化学反应进行的逐步聚合是一种方便的模块化聚合方式。M.A.希里米尔[注]等设计了含有单体序列信息的环状八元环烯烃,通过开环易位聚合反应得到了序列确定的周期性烯类共聚物。

模块化聚合由单体模块的构筑和聚合两部分组成。单体模块一般通过基本的有机合成方法来合成,具有确定的结构和可用于聚合的官能团。聚合方法中以逐步聚合最多,因为从单体到低聚物再到聚合物的聚合过程来看,逐步聚合本身就是一个模块不断重复增大的过程,可以很好地保持单体模块的独立性。具有模块化信息的环状单体通过合适的开环聚合方法同样可以实现单体模块的聚合,而模块化的烯类单体如具有序列信息的单体的可控自由基聚合过程也可以视为一种模块化聚合方法。

通过模块化聚合实现单体模块周期性排列的高分子量聚合物,可用于与无规聚合物对比研究特定结构对聚合物性质的影响,而通过单体模块引入功能性基团可制备各种功能材料。大多数的聚合方法都可用于模块化聚合,在拓展单体模块结构的同时,多种单体模块的联合应用有望发展出调控性更强而结构更为多样化的模块化聚合体系。含有特定信息的环状模块化单体的设计合成及活性聚合反应是未来很有发展前途的方向。

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