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研究方向

1. 共轭双烯烃高选择性聚合

共轭双烯烃可以进行顺式1,4-、反式1,4-、1,2-(或3,4-)等区域选择性聚合,以及1,2-(或3,4-)间同、全同、无规等区域、立体选择性聚合,得到结构变化多样的聚合产物。其中高顺式1,4-聚异戊二烯和聚丁二烯是工业、国防和航天应用最广泛的橡胶。而反式1,4- 1,2-或3,4-聚双烯烃是医用、或高性能橡胶的重要组分。生物体系的选择性在温和条件下可以达到100%,比如天然橡胶中异戊二烯的顺式1,4-结构可达100%,但对于合成催化剂实现97%以上就非常困难。然而结构的细微差别会导致产物性能的极大变化。因此开发易合成、高催化活性、选择性、适于工业化生产的催化体系,一直是学术界特别是工业界非常具有吸引力而又十分棘手的课题之一。我们采用新的催化剂设计理念,合成了一系列高选择性催化体系,并研究了选择性控制机理。



JACS. 2008, 130(14), 4984-4991

Chem.Commun. 2010, 46(33), 6150-6152

Marcomoleculers. 2008, 41(6), 1983-1988


2. 可生物降解高分子聚合

聚烯烃等塑料的发展非常迅速,在生产和生活中的作用不可或缺。但对环境造成的白色污染和对石油资源的依赖也成为人类生存与发展极其沉重的负担。因此,不依赖于石油资源的材料或使用后可生物降解高分子材料越来越受到研究者、公司和政府的关注。聚己内酯、聚丙交酯和聚碳酸酯是代表性的可生物降解高分子材料,其单体来源丰富、廉价而且是非石油资源,降解后的产物不污染环境。它们广泛应用于组织工程和缓释、控释和靶向等药物制剂,并有望部分取代聚烯烃等通用塑料。我们合成了一系列稀土金属有机配合物,它们可以催化丙交酯聚合,在数分钟内可达100%转化率;可以催化己内酯聚合获得超高分子量的聚脂;可以单组分催化环氧烷与二氧化碳的交替共聚合,得到高分子量、高碳酸酯含量的聚合物。目前,本课题组正在合成新型催化剂旨在进一步提高其催化活性、对单体的立体选择性,及其与非极性单体的共聚性,获得性能多元化、组成可调节的新材料。

Macromolecules. 2014, 47, 5586-5594

Polym.Chem. 2014, 5, 4580-4588

3.苯乙烯及其衍生物的聚合

①设计出高效的催化聚合体系,实现对于苯乙烯的高间规聚合。


Macromolecules 2012, 45, 1248-1253


基于芴亚甲基吡啶配体的稀土全系双烷基配合物可以高效的催化苯乙烯高间规选择性聚合。这些配合物的聚合活性与其中心金属密切相关,中心金属离子半径越小,其催化苯乙烯聚合的活性越高。通过研究烷基铝、外给电子体和溶剂对于聚合反应的影响,并结合DFT计算发现苯乙烯配位是稀土催化剂催化苯乙烯聚合决速步骤。



ACS Catal. 2016, 6, 176-185

β-双亚胺稀土配合物,在助催化剂的活化下可以高活性催化邻位甲氧基功能化的苯乙烯聚合,并获得高分子量的聚合物,对所得聚合物进行核磁分析发现其具有近乎完美的全同选择性(mmmm > 99%)。



Angew. Chem. Int. Ed., 2015, 54(17), 5205-5209


④利用吡啶芴基钇催化剂率先实现了未保护的极性苯乙烯单体与苯乙烯的高活性、高间规选择性共聚合,并获得高分子量的共聚物。

Angew. Chem. Int. Ed., 2017,56(10), 2714-2719

⑤使用弱极性的对甲硫基苯乙烯(MTS)作为功能化单体,在芴基吡啶钇双烷基配合物-硼盐-三异丁基铝的催化下,实现了该该单体的高活性(45.1×104g molY-1h-1)、高间规选择性(rrrr >99%)聚合。所得MTS均聚物的分子量与理论分子量相近,最高可高达17万,而分子量分布(PDI)在1.3-1.9之间,说明该单体对催化剂的毒化作用很小,且聚合可控。