手性乙烯基二联苯单体的合成与螺旋选择性聚合反应

设计、合成了一系列含有手性烷氧基末端的乙烯基二联苯单体,进行了普通自由基、原子转移自由基以及负离子聚合反应.所有单体中,只有手性烷氧基苯基位于乙烯基邻位的聚合物的比旋光度与其单体相比有比较大的区别,且在对应于其侧基的紫外吸收处呈现明显不同于单体的Cotton效应,说明可能形成了某一方向占优的螺旋构象.在所研究范围内,聚合条件和聚合物分子量对聚合物的旋光度没有明显的影响.比较负离子聚合和自由基聚合所获得聚合物的比旋光度发现,负离子聚合有利于增加聚合物螺旋链构象的完整性.切除能形成螺旋链的聚合物侧基上的手性烷氧基,所得到的聚合物虽然不含手性原子但依然表现出光学活性,说明其具有一定的手性记忆效应.     

（＋）-甲基丙烯酸{2,5-双[4′-（（S）-2-甲基丁氧基）苯基]苯基}酯的合成及其螺旋选择性自由基聚合

设计合成了手性单体（＋）-甲基丙烯酸{2,5-双[4′-（（S）-2-甲基丁氧基）苯基]苯基}酯,并进行了自由基溶液聚合.相比于单体,聚合物的比旋光度有显著的同向增长,且在其圆二色光谱上对应于三联苯侧基以及酯基的吸收区域呈现明显的Cotton效应,说明其主链可能采取某一旋向占优的螺旋构象.研究了聚合条件对聚合物旋光性质的影响.结果表明,采用极性大的芳香族溶剂或增加单体浓度有利于获得旋光度大的聚合物;随聚合温度增加,聚合物旋光度先增加后减小,在80℃时聚合达到最大值.该聚合物比甲基丙烯酸三芳基甲基酯类光学活性螺旋链聚合物具有更好的化学结构稳定性和立体结构稳定性.     

基于2,5-二(4′-甲酰基苯基)苯乙烯的螺旋链光学活性聚合物的合成与表征

通过2,5-二溴苯乙烯与对甲酰基苯硼酸的Suzuki偶联反应得到2,5-二(4′-甲酰基苯基)苯乙烯.在催化剂量的冰乙酸存在下,与光学纯的(S)-(-)-α-甲基苄胺或(R)-(+)-α-甲基苄胺发生缩和反应,得到了一对手性非外消旋单体,(+)-2,5-二{4-′[(N-(S)-α-甲基苄亚胺基)次甲基]苯基}苯乙烯和(-)-2,5-二{4′-[(N-(R)-α-甲基苄亚胺基)次甲基]苯基}苯乙烯.以偶氮二异丁腈(AIBN)或过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,经自由基溶液聚合得到光学活性聚合物.比旋光度、紫外-可见吸收光谱以及圆二色光谱研究表明,聚合物主链可能形成了某一方向占优的稳定螺旋构象,且该螺旋构象的旋光方向与单体的旋光方向相反.聚合条件对聚合物的光学活性有很大影响,在极性较大的芳香族溶剂和较高温度下得到的聚合物具有和单体相差更大的比旋光度.侧基的手性基团脱除后,聚合物仍具有一定的旋光性,说明聚合过程中形成的螺旋手性具有一定的记忆效应.     

基于2,5-二(4''''-甲酰基苯基)苯乙烯的螺旋链光学活性聚合物的合成与表征

通过2,5-二溴苯乙烯与对甲酰基苯硼酸的Suzuki偶联反应得到2,5-二(4'-甲酰基苯基)苯乙烯.在催化剂量的冰乙酸存在下,与光学纯的(S)-(-)-α-甲基苄胺或(R)-( )-α-甲基苄胺发生缩和反应,得到了一对手性非外消旋单体,( )-2,5-二{4'-[(N-(S)-α-甲基苄亚胺基)次甲基]苯基}苯乙烯和(-)-2,5-二{4'-[(N-(R)-α-甲基苄亚胺基)次甲基]苯基}苯乙烯.以偶氮二异丁腈(AIBN)或过氧化苯甲酰(BPO)为引发剂,经自由基溶液聚合得到光学活性聚合物.比旋光度、紫外-可见吸收光谱以及圆二色光谱研究表明,聚合物主链可能形成了某一方向占优的稳定螺旋构象,且该螺旋构象的旋光方向与单体的旋光方向相反.聚合条件对聚合物的光学活性有很大影响,在极性较大的芳香族溶剂和较高温度下得到的聚合物具有和单体相差更大的比旋光度.侧基的手性基团脱除后,聚合物仍具有一定的旋光性,说明聚合过程中形成的螺旋手性具有一定的记忆效应.     

乙烯基二联苯单体的螺旋选择性自由基聚合

为了深入理解乙烯基二联苯单体自由基聚合过程中的手性传递,进行了手性单体(+)-2-[(S)-异丁氧羰基-5-(4′-己氧基苯基)苯乙烯、非手性单体2-丁氧羰基-5-(4′-己氧基苯基)苯乙烯的均聚反应及它们二者的共聚反应,探讨了聚合温度和溶剂性质对手性单体均聚物旋光活性、手性单体含量对共聚物旋光活性以及聚合反应溶剂的超分子手性对共聚物旋光活性的影响.研究发现,降低聚合温度、采用液晶性反应介质有利于得到旋光度大的聚合物;少量手性单体的引入即可诱导共聚物形成某一方向占优的螺旋构象,比旋光度随手性单体的含量增加呈线性增长;在胆甾相液晶中制备的非手性单体聚合物不具有光学活性.这些结果表明,该类乙烯基二联苯聚合物具有动态螺旋构象,其光学活性主要依赖于主链的立构规整度和侧基不对称原子的手性.     

5,6-苯并-2-亚甲基-1,3-二氧环庚烷的活性自由基开环聚合反应

活性 (或称可控 )自由基聚合研究是目前高分子科学的研究热点之一[1～ 8] .活性自由基聚合制备的聚合物具有分子量随转化率提高而线性增加、分子量分布窄和聚合反应为一级反应动力学等特点 .自由基开环聚合所得产物体积收缩小 ,某些含有不饱和双键的螺环单体发生双开环聚合时甚至发生体积膨胀 ;开环聚合还可在聚合物主链上引入各种官能团 ,如酯基、碳酸酯基、酮基等 [9～ 12 ] .因此 ,用活性聚合的方法对自由基开环聚合的分子量和分子量分布进行控制 ,可以制备出具有各种不同结构和性能的新聚合物 . Wei等 [13] 报道了利用稳定自由基法实现…     

以苯甘氨酸基为侧链的光学活性甲基丙烯酰胺聚合物的合成及手性识别能力

合成了N-[(R)-α-叔丁氧基羰基苄基]甲基丙烯酰胺((R)-BCBMAM),通过自由基聚合法获得相应的光学活性聚合物(P(R-BCBMAM)),并以三氟乙酸为水解催化剂除去叔丁基而得到(P(R-CBMAM)).用1H-NMR,IR,CD和GPC对聚合物进行了结构表征,发现聚合溶剂和聚合物分子量对所得聚合物P(R-BCBMAM)的光学活性没有明显影响,P(R-BCBMAM)水解后光学活性有较大的改变.与单体相比,聚合物的比旋光度有较大的区别,且在对应于其侧基的紫外吸收处呈现明显不同于单体的Cotton效应,说明聚合物的主链可能形成了一定的二级结构.以P(R-BCBMAM)和P(R-CBMAM)制备的2种涂敷型高效液相色谱用手性固定相,对部分对映体具有一定的手性拆分能力.利用1H-NMR技术研究了上述2种聚合物与1,1'-联-2-萘酚(BINOL)的相互作用,它们对BINOL都具有良好的手性识别能力.     

(-)-双(薄荷基甲酰基)苯基氧化膦的合成及在自由基光聚合中的螺旋选择性

以苯基二氯化膦和薄荷基甲酸为原料, 合成了一种手性双酰基膦氧化物光引发剂(-)-双(薄荷基甲酰基)苯基氧化膦. 采用核磁共振谱、 质谱及元素分析确定了该化合物的结构, 并测定了其螺旋诱导能力. 结果表明, (-)-BMPPO在引发自由基光聚合大位阻的单体甲基丙烯酸-1-苯基二苯并环庚酯(PDBSMA)的反应中具有螺旋选择性. 所得聚合物具有高度全同结构并显示出光学活性, 说明该聚合物形成了稳定的单手性螺旋链构象. 降低单体与引发剂的投料比及提高聚合温度有利于增加反应的螺旋选择性. 在手性薄荷醇溶剂中, 由(2,4,6-三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO)引发单体PDBSMA的光聚合反应也具有螺旋选择性, 但螺旋选择性很小.     

光学活性两亲性嵌段共聚物的合成与表征

以溴封端聚乙二醇单甲醚(MPEG-Br)为大分子引发剂,三(2-二甲氨基乙基)胺(Me6TREN)/溴化亚铜(CuBr)为催化体系,通过原子转移自由基聚合(ATRP)反应制备了不同嵌段比例且分子量分布较窄的光学活性聚乙二醇单甲醚嵌段聚(N-甲基丙烯酰-L-亮氨酸甲酯)(MPEG-b-PMALM)聚合物.以1H-NMR表征了其化学结构以及两嵌段的比例.通过热重分析(TGA)和示差扫描量热仪(DSC)研究了嵌段共聚物的热学性能.相对于单体的旋光度,共聚物在聚合过程中旋光度发生了反转,其旋光度的绝对值显著增加,且随着PMALM嵌段含量的增加而增加.圆二色谱法(CD)结果表明,嵌段共聚物分子主链形成了一种无规卷曲的二级构象结构,其光学活性亦随PMALM含量的增加而增强.     

一种光学活性三嵌段共聚物的ATRP合成及表征

以溴代聚砜为大分子引发剂,三(2-二甲氨基乙基)胺(Me6TREN)/CuBr为催化体系,通过原子转移自由基聚合(ATRP)制备了结构预定且分子量分布窄的光学活性三嵌段共聚物,聚(N-甲基丙烯酰-L-亮氨酸甲酯)-嵌-聚砜-嵌-聚(N-甲基丙烯酰-L-亮氨酸甲酯)(PMALM-b-PSF-b-PMALM).通过核磁共振氢谱(1H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、端羟基滴定等方法,研究了所合成的三嵌段共聚物的结构.利用差示扫描量热法(DSC)、热失重分析(TGA)以及圆二色谱(CD)研究了嵌段共聚物的热性能和旋光性能.根据TGA计算出的PMALM链段与PSF链段的重复单元数之比,与1H-NMR计算的结果能较好的吻合.共聚物在聚合过程中旋光度发生了反转,且比单体的旋光度的绝对值显著增加,这可能是由于聚合过程中分子主链感应出了手性的二级结构诱导出手性放大效应引起的.在CH3OH/CCl4混合溶剂中,共聚物比旋光度的绝对值随溶剂极性增大呈线性减小趋势,这一结果与CD一起证实了PMALM链段的无规卷曲结构.     

A free radical initiated optically active vinyl polymer with memory of chirality after removal of the inducing stereogenic center

Free radical polymerization of (+)-2,5-bis[4'-((S)-2-methylbutyloxy)phenyl]styrene yields a chiral polymer with memory of optical activity after the initial stereogenic center in the side group of the monomer is chemically removed.     

L-丙烯酸薄荷酯与2,5-二(4'-己氧基苯基)苯乙烯无规共聚物的合成和旋光性质

通过自由基共聚合制备了一系列L-丙烯酸薄荷酯( L-MtA)与2,5-二(4'-己氧基苯基)苯乙烯(BHPSt)的共聚物L-MtA(x)-co-BHPSt(1-x).利用UV-Vis和1H-NMR光谱表征了共聚物的组成,根据Kelen-Tüd(o)s (K-T)方法计算得到的L-MtA和BHPSt的竞聚率分别为0.36...     

单体结构和聚合条件对大体积乙烯基聚合物旋光性质的影响

合成了3种手性大体积烯类单体——(+)-4,4″-二[(S)-2-甲基丁氧基]-2′-乙烯基对三联苯(p-BMVT)、(+)-3,3″-二[(S)-2-甲基丁氧基]-2′-乙烯基对三联苯(m-BMVT)和(+)-2,2″-二[(S)-2-甲基丁氧基]-2′-乙烯基对三联苯(o-BMVT),其中后两个为新化合物.系统研究了单体结构对其聚合反应活性以及单体结构和反应条件对所得聚合物旋光性质的影响.p-和m-BMVT在合适的条件下可以顺利地进行自由基聚合,形成某一旋向占优的手性二级结构;手性取代基在单体分子上移动一个共价键的距离导致聚合物的旋光方向相反.单体o-BMVT的合成产率低且不能进行自由基聚合.提高芳烃类或者降低非芳烃类聚合溶剂的极性、升高反应温度、减少单体浓度有利于得到旋光度大的聚合物.     

Polymerization of optically active 2-fluorophenyl-4-fluorophenyl-2-pyridylmethyl methacrylate with anionic and radical initiators: Stereospecificity and helix-sense selection

Almost optically pure (+)- and (−)-2-fluorophenyl-4-fluorophenyl-2-pyridylmethyl methacrylate (2F4F2PyMA) monomers were obtained by HPLC resolution of the racemic monomer and polymerized with the use of anionic and free-radical initiators. Helix-sense selectivity during the polymerization seemed to be governed mainly by the chirality of the monomer itself, and the polymers obtained by using the complex of N,N′-diphenylethylenediamine monolithium amide with (S)-(+)-1-(2-pyrrolidinylmethyl)pyrrolidine (PMP) in toluene at −78°C appeared to possess single-handed helical conformation (+)-poly[(−)-2F4F2PyMA], [α]₃₆₅ + 1510°; (−)-poly[(+)-2F4F2PyMA], [α]₃₆₅ − 1610°]. The single-handed helical (+)-poly[(−)-2F4F2PyMA] and (−)-poly[(+)-2F4F2PyMA] obtained with the PMP complex exhibited better chiral recognition ability toward trans-stilbene oxide compared with the single-handed helical poly(rac-2F4F2PyMA) prepared previously. © 1999 John Wiley & Sons, Inc. J Polym Sci A: Polym Chem 37: 2645–2648, 1999     

Helix-sense-selective polymerization of phenyl[bis(2-pyridyl)]methyl methacrylate and chiral recognition ability of the polymer

A novel monomer, phenyl[bis(2-pyridyl)]methyl methacrylate (PB2PyMA), was synthesized. The solvolysis rate of PB2PyMA measured in CDCl₃–CD₃ OD [1/1 (v/v)] by ¹H-NMR spectroscopy at 35°C was much smaller than those of triphenylmethyl methacrylate (TrMA) and diphenyl-2-pyridylmethyl methacrylate (D2PyMA). PB2PyMA was anionically polymerized with the complexes of organolithiums with (?)-sparteine (Sp), (S,S)-(+)-and (R,R)?(-)-2,3-dimethoxy-1,4-bis(dimethylamino)butanes[(+)-and (?) -DDB], and (S)-(+)-1-(2-pyrrolidinylmethyl) pyrrolidine (PMP) in toluene at low temperature. The polymers obtained with Sp and DDB complexes showed low optical activity. PMP complexes, particularly that with N,N′-diphenylethylenediamine monolithium amide, were effective in synthesizing a polymer of high optical rotation ([α]²⁵₃₆₅ ～ +1350°) which was comparable to those of poly(TrMA) and poly(D2PyMA) with one-handed helical structure. The optical rotation of poly(PB2PyMA) in a mixture of CHCl₃ and 2,2,2-trifluoroethanol (9/1, v/v) slowly decreased with time. Optically active poly(PB2PyMA) coated on macroporous silica gel was able to resolve racemic compounds as a chiral stationary phase for high-performance liquid chromatography. © 1993 John Wiley & Sons, Inc.     

Asymmetric Polymerization of Menthyl Methacrylate by Anionic Catalysts

In this paper,(-) menthyl methacrylate(-) MnMA) was polymerized at -78℃ in toluene with three types of anionic catalysts, which were complexes of fluorenyllithium with (-) sparteine-((-)-Sp),(S,S)-( )-2,3-dimethoxy-1,4-bis(dimethylamino) butane( )DDB) and N,N,N,N′-tetra-methylethylenediamine(TMEDA), and the chiral optical property of the obtained polymer was studied. The circular dichroism (CD) spectrum of the polymer showed negative Cotton effect.     

(−)-Sparteine: The compound that most significantly influenced my research

A chiral diamine alkaloid, (−)-sparteine (Sp), has been found to be very effective as a ligand for Grignard reagents when used for the enantiomer-selective polymerization of racemic RS-1-phenylethyl methacrylate. The enantiomeric excess of the initially polymerized monomer is 93%, and at about a 60% conversion, nearly optically pure R-monomer is recovered. This enantiomer selectivity is today the highest in polymer chemistry. Triphenylmethyl methacrylate (TrMA) is a unique monomer that gives a highly isotactic polymer even during radical polymerization. When TrMA is polymerized with the Sp complex with n-butyllithium in toluene at −78 °C, an optically active, isotactic polymer [poly(triphenylmethyl methacrylate) (PTrMA)] with a one-handed helical conformation is obtained. The helical structure is maintained even at room temperature in solution. Analogous helical polymethacrylates that show various conformational changes have also been found. One-handed helical PTrMA exhibits high chiral recognition to a variety of racemates as a chiral stationary phase (CSP) for high-performance liquid chromatography. This finding has led to the development of very powerful CSPs based on polysaccharides, such as cellulose and amylose. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. J Polym Sci Part A: Polym Chem 42: 4480–4491, 2004