北卡羅來納大學(xué)兩名研究人員開發(fā)了一種利用有機(jī)催化劑來控制立體聚合的方法。其研究成果發(fā)表在《科學(xué)》上，A. J. Teator和F. A. Leibfarth描述了這個過程，并概述了一些可以使用結(jié)果的方法。

伯明翰大學(xué)的Jeffrey Foster和Rachel O'Reilly在同一期期刊上發(fā)表了一篇關(guān)于該團(tuán)隊工作的展望。聚合物是一種具有分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，通常由類似單元結(jié)合在一起組成——它們通常存在于樹脂和塑料中。

博科園-科學(xué)科普：在這項新的研究中，研究人員試圖創(chuàng)造出一種具有更強(qiáng)附著力的聚合物，使其成為更有用的涂層材料。他們指出，最受歡迎的兩種聚烯烴，聚乙烯和聚丙烯，不能很好地附著，因為它們是由氫和碳組成。以往的研究表明，聚乙烯醚(pve)可以用自由基聚合法制得，但結(jié)果缺乏立體化學(xué)，這意味著它們的強(qiáng)度和可靠性不高。這使得研究人員設(shè)計了一種新方法，可以在制備pve時控制催化劑，從而利用陽離子聚合使pve具有明確的立體化學(xué)性質(zhì)。立體化學(xué)是指構(gòu)成分子原子的三維排列及其對化學(xué)反應(yīng)影響。

在新方法中，研究人員使用了不對稱磷酸和路易斯酸(鈦)在離子聚合過程中迫使單體進(jìn)入所需的方向——有機(jī)催化劑使研究人員能夠?qū)ι傻牧Ⅲw化學(xué)進(jìn)行完全控制。其創(chuàng)造的聚合物是半結(jié)晶，測試表明它既具有很強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度(與聚乙烯相當(dāng))，又具有很強(qiáng)的粘性。福斯特和奧賴?yán)J(rèn)為，這種新方法可能會導(dǎo)致粘合劑涂層和醫(yī)療設(shè)備的發(fā)展。還指出，這種新方法是可伸縮的，適合各種類型加工，如熔煉、成型和著色。

新方法背后的概念似乎可以推廣到其他類型的聚合體系，這意味著一種全新的產(chǎn)品類別可能即將問世。經(jīng)過優(yōu)化的催化劑可以生產(chǎn)大量等規(guī)聚丙烯，其中側(cè)鏈方向都是相同的。不過，如果在單體中加入一個氧，那么這種均勻性就會變得更難加強(qiáng)。Teator和Leibfarth研究的聚合各種乙烯醚通用方法，在陽離子聚合過程中，它們依賴手性磷酸和鈦路易斯酸的結(jié)合來偏置單體取向，所得聚合物具有良好的粘接性能。

（圖示）設(shè)計一種立體選擇性陽離子聚合：

（A）配位插入聚合中的手性配體環(huán)境通過在增殖聚合物鏈端定向面加成，使立體選擇性單體內(nèi)充質(zhì)成為可能。由于催化劑，極性單體通常與這種機(jī)理不相容。

（B）乙烯醚陽離子聚合時的非手性鏈端沒有提供立體誘導(dǎo)固有模式，單體加入發(fā)生在氧碳基離子的兩個表面。

（C）對立體選擇性陽離子聚合催化控制方法依賴于一種手性、基于雙酚基的反離子，以抵消單體內(nèi)附物的立體化學(xué)偏差。所得到等規(guī)聚苯乙烯醚是具有本征極性的半晶熱塑性塑料。

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參考期刊文獻(xiàn):《科學(xué)》

DOI: 10.1126/science.aaw1703

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