序列可控聚合

序列可控聚合是高分子合成方法学的"圣杯",是控制高分子精密结构,进而实现高级功能的重要前提。其最终目标是建立精确控制聚合物单体序列的新方法,深入揭示聚合物结构与性能的关系,从本质上理解单个高分子链内及高分子链间的相互作用,实现单个或几个高分子链的可控链折叠和精密自组装,发展新型功能材料。本文从生物大分子、模板聚合、固相合成、链式聚合以及逐步聚合等方面总结了相关的研究进展,并且就开发精密、高效的序列可控聚合方法以及如何体现序列结构对材料性能的重要影响进行了展望。     

“沮丧”Lewis酸碱对(FLP)催化序列可控高分子合成：能否再次打开“潘多拉魔盒”

序列可控高分子合成被称为高分子合成领域的"圣杯"和终极目标之一.由于其合成难度极大,被科学家比喻成无法再次被打开的"潘多拉魔盒".最近,吉林大学的张越涛课题组利用"沮丧"Lewis酸碱对(FLP)活性聚合体系在序列可控高分子合成方面取得了突破.他们通过有机超强膦碱和含铝的Lewis酸组成的FLP体系,可以快速并且大量地将4种甲基丙烯酸酯类单体合成为一个53嵌段的聚合物,不仅把以前的记录足足提高了大约2.5倍,而且每一段的聚合度(dpn)高达50,也是以前的5倍.该合成方法条件温和,过程简单,无需额外补加催化剂或是引发剂,每一段聚合只需要添加相应单体就可以快速进行,53嵌段聚合物仅需30 min就可以合成得到.该FLP体系极具工业化应用前景,让科学家们看到了打开"潘多拉魔盒"的希望.     

高分子基电极材料在电化学储能中的应用进展

高效电化学活性材料是实现高性能电化学储能设备的关键核心之一.如何在原子层次对电极材料微观结构进行精密调控,并发展有效合成策略和方法实现的结构控制合成,以提升器件电化学性能是备受关注的科学问题和基础研究的前沿.高分子材料理化结构丰富、官能团种类可调,已成为现代工业发展中的重要基石.特别是刚性芳杂环高分子基材料由于含有芳杂环结构,利于高温聚合且残炭率高,在碳化后具有良好的元素、形貌继承性,因此刚性芳杂环高分子基材料近年来在电化学储能领域也得到了广泛应用.系统总结了刚性芳杂环高分子基电极材料在超级电容器、钠离子电池、锂硫电池等电化学储能器件中的应用.并特别介绍了本课题组通过本征掺杂方式创制出的系列元素、形貌可控的高分子基电极材料.最后,总结并展望了高分子基材料在能源领域中未来的研究方向.     

反应性挤出加工制备无卤阻燃高分子材料

聚合物反应性加工集聚合物加工与化学反应为一体,以聚合物加工装置为反应器,通过聚合物加工过程中的化学反应形成新物质和新结构,实现高分子材料的高性能化和功能化,是高分子材料科学的研究前沿之一.本文简要介绍了我们研究小组近年来采用反应性挤出加工制备高性能无卤阻燃高分子材料方面的研究进展.利用反应性挤出加工剪切力强、温度可控以及易于传质传热的特点实现了常规方法难以合成的高黏阻燃剂三聚氰胺磷酸盐季戊四醇酯（MPP）和三聚氰胺氰尿酸（MCA）的高效合成,制备了综合性能优良的聚丙烯/MPP、尼龙6/MCA等无卤阻燃高分子材料.研究所涉及的化学和物理方法,为聚合物无卤阻燃提供了高效、经济、环保和易于工业化的新技术,并拓宽了聚合物反应性加工的应用领域.     

基因治疗中高分子载体的发展现状

高分子基因载体输送系统是人类基因治疗研究中的一个重要工具。随着对高分子基因载体输送机制的深入了解,靶向细胞核的病毒型结构高分子载体既具有非病毒载体的结构灵活可控、低毒性、合成简便、费用低廉的优点,又具有病毒载体的高效、靶向细胞核作用强的优点,其将有较大的发展前景。近年来,针对特定的基因输送设计了多种高分子载体。本文介绍了聚乙烯亚胺(PEI)、聚甲基丙烯酸二甲氨乙酯(PDMAEMA)、嵌段共聚物、多聚赖氨酸(PLL)、糖类高分子(β-环糊精、壳聚糖、葡聚糖)等高分子载体的研究进展。     

功能性含糖聚合物的研究

含糖聚合物具有良好的亲水性和生物相容性,糖单元的特异识别性又赋予了聚合物先进的生物功能性,因此近年来成为高分子科学及材料科学研究的热点。可控自由基聚合技术、"点击"化学的深入发展为合成各种结构及功能性的含糖聚合物提供了有效的途径。本文主要介绍了RAFT聚合技术、可控自由基聚合技术结合"点击"化学在合成功能性含糖聚合物方面的相关研究工作,以及我们课题组在合成刺激响应性含糖嵌段共聚物、含糖聚合物-多肽生物缀合物方面的研究。     

可控释放二氧化硫的高分子纳米药物

近年来,二氧化硫(SO₂)气体分子在肿瘤治疗领域展现出巨大的潜力.然而,传统的使用气体吸入或亚硫酸盐作为供体的方法难以应用于临床.本综述首先介绍了一系列能够响应性释放SO₂的有机小分子供体,梳理了这些小分子供体的化学结构及响应性释放方式.接着,回顾了近年来可控释放SO₂的高分子纳米药物在肿瘤治疗研究中的发展,简述了这些纳米药物的治疗机理及抗肿瘤效果.研究表明：将SO₂与高分子纳米载体技术相结合,解决了有机小分子供体存在水溶性差、肿瘤靶向性不佳等问题.制备的可控释放SO₂的高分子纳米药物能够实现在肿瘤部位的靶向富集及SO₂气体的可控释放,表现出良好的抗肿瘤治疗效果.最后,分析并指出了可控释放SO₂高分子纳米药物面临的挑战,并对其未来的发展进行了展望.     

烯烃可控聚合及其大分子工程

聚烯烃材料如聚乙烯、聚丙烯、聚异丁烯、乙丙橡胶或丁基橡胶等,在国民经济和日常生活中发挥着重要作用.通过可控聚合反应可以实现制备高性能烯烃聚合物材料及不同微观结构、序列结构及拓扑结构的烯烃基高分子材料.本文综述了近年来通过乙烯/丙烯配位共聚制备乙丙共聚物及通过异丁烯正离子聚合制备聚异丁烯和丁基橡胶领域的研究进展,总结了在齐格勒-纳塔催化剂、茂金属催化剂及非茂单活性中心钒催化剂催化乙烯/丙烯共聚方面的进展,论述了异丁烯单体可控/活性正离子聚合新引发体系、可控/活性聚合反应调控、聚合新方法与新工艺,归纳了基于烯烃可控聚合的大分子工程.     

聚苯胺/贵金属复合纳米材料的可控合成及催化应用

导电高分子/贵金属复合纳米材料因其在催化、传感、表面增强拉曼、光热治疗等诸多领域的应用前景而受到广泛关注.本文主要介绍我们课题组近年来利用可控合成策略制备的负载型和包埋型两种结构聚苯胺/贵金属复合纳米材料,以及利用复合纳米材料的结构和功能特性,对其在多相催化领域的应用、结构与催化性能之间构效关系的探索.     

巯基-环氧点击化学及其在高分子材料中的应用

巯基-环氧反应作为一类典型的“点击化学”具有反应速度快、选择性高且反应条件温和等优点,近年来备受关注。本文首先阐述了巯基-环氧反应的碱催化机理,并评述了碱性催化剂、取代基团以及溶剂等因素对于巯基-环氧反应速率的影响。归纳认为,无机碱如氢氧化锂以及有机碱如四丁基氟化铵具有较高催化活性,并比较了无机碱和有机碱催化剂的优缺点;与供电子基团连接的巯基化合物以及与吸电子基团连接的环氧化合物具有较高的反应活性,位阻效应也对其有影响;在无溶剂的本体条件下反应活性较高。同时,重点介绍了巯基-环氧反应在高分子材料领域中应用的最新进展,并将其分为在溶剂中合成结构可控的高分子（包括线型或复杂结构高分子的合成和高分子或表面的修饰改性）以及本体条件下制备性能优良且具有应用价值的高分子网络两大类进行讨论。最后,简要展望了其发展前景。     

纳米多孔有机聚合物电化学应用研究

纳米多孔有机聚合物(nanoporous organic polymers,NOPs)是一类由轻元素组成的新型高分子材料,具有比表面积大、孔容高、化学和物理性质稳定等优点,在电化学领域表现出巨大的应用潜力.其合成方法多样,孔结构可控,表面易修饰更推进了NOPs在电化学应用的快速发展.本文总结了NOPs在电化学应用的研究进展,重点介绍NOPs的骨架改性和孔结构调控对电化学性能的影响,分析其分子结构和聚集态结构与性能的构效关系,展望了其在电化学领域未来的发展趋势.     

有机金属配合物控制的活性自由基聚合研究进展

活性自由基聚合(Living radical polymerization,LRP)是高效可控地制备结构新颖的高分子材料的重要方法,近年来逐渐成为高分子合成领域的研究热点.本文综述了一类重要的活性自由基聚合方法,即有机金属配合物控制的自由基聚合(Organometallic mediated radical polymerization,OMRP)的最新研究进展,介绍了钛、钒、铬、钼、铁、锇、钴、铑、钯和铜等有机金属配合物为催化剂控制的OMRP,并简述了OMRP方法在光致LRP、嵌段共聚物的合成、与其他LRP方法联用及聚合物端基修饰和转化等方面的拓展.此外,本文还对有待进一步深入探索的领域和问题提出了建议和展望.     

“点击”反应在制备环状聚合物中的应用

环状聚合物具有不同于线性高分子的独特性质,是一类具有应用前景的新型聚合物材料,但复杂的结构导致其合成过程复杂繁琐.＂点击＂化学由于其高效、可靠、高选择性的特点已成为拓扑高分子合成的新方法,活性自由基聚合（ATRP、RAFT和NMP）具有聚合物结构可控等特点,二者联用为环状聚合物的合成拓宽了思路.本文就近几年＂点击＂反应、＂点击＂反应与活性自由基聚合联用以及其他方法联用在环状聚合物中的应用进行综述.＂点击＂反应与这些方法的结合将在功能性环状聚合物的设计与合成中发挥积极的作用.     

人工合成类DNA双股高分子的研究进展

脱氧核糖核酸(DNA)分子被称为"遗传微粒",在遗传信息传递和表达的过程中,以一条链为模板可精确合成出互补的另一条链,其结构中两条侧链相异而互补.随着自组装化学和有机合成技术的发展,人工合成类似于DNA结构的双股高分子成为近年来有机化学研究的热点之一.以连接基团与骨架的相互作用力为分类,从非共价键作用力和共价键作用力两方面,综述了人工合成双股高分子的研究进展.介绍了降冰片烯骨架的结构设计与空间构型的控制,并对机理进行了阐述,及其在合成立体规整的双股梯蕃高分子中的应用.     

聚合物单分子力谱的研究进展

在单分子水平研究聚合物体系的分子内及分子间相互作用, 对于揭示其结构-性能的关系, 进而实现对相应功能的调控极为重要. 基于原子力显微镜技术(AFM)的单分子力谱, 由于其操作简单且适用面广, 在单分子研究领域得到了广泛的应用. 本文概括了该技术在生物高分子及合成高分子体系的研究进展. 对于生物高分子体系, 主要介绍了核酸(DNA/RNA)、 蛋白质和多糖(淀粉)的单分子力谱研究及利用各自力学指纹谱对其它分子间的相互作用的研究. 对于合成高分子体系, 主要介绍了聚合物的一级结构与单链弹性的关系及溶剂和聚集态结构等对高分子单链力学性质的影响规律.     

超分子聚合物制备新方法:超分子单体的共价聚合

超分子聚合物是超分子化学与高分子化学交叉的前沿研究领域,近年来受到了国内外研究学者的广泛关注.可控制备超分子聚合物对于研究超分子聚合物的结构与性能关系、设计合成特定功能的超分子聚合物具有重要的意义.本文将总结通过超分子单体的共价聚合反应以制备超分子聚合物的方法.不同于传统的制备超分子聚合物的方法,超分子单体的共价聚合方法将不易调控的非共价聚合转化为可控的共价聚合,为实现超分子聚合物的可控制备提供了新思路.     

光诱导ATRP/Click技术在合成拓扑结构聚合物中的应用

随着绿色合成理念的不断提升,操作简便的光化学逐渐引起研究者的广泛关注.光化学与活性/可控原子转移自由基聚合(ATRP)或高活性、高选择性的点击化学(Click)相结合,能够为准确构建各种拓扑结构的聚合物提供一种行之有效的方法.近年来,光诱导ATRP/Click技术在高分子的制备中得到越来越多的应用,众多具有复杂结构和特...     

具有特定拓扑结构的聚烯烃高分子的合成

具有特定拓扑结构的聚合物合成一直是高分子合成化学领域的一个重要研究内容，设计和合成具有特定拓扑结构的聚烯烃高分子更是进一步发掘聚烯烃这一量大面广的通用高分子材料的性能、开拓其新的应用领域的重要手段。在催化剂和聚合方法的研究取得重要进展的基础上，近年来国际上在合成不同拓扑结构（包括嵌段、接枝、梳型和星型）的聚烯烃高分子研...     

原子转移自由基聚合与高分子构筑

活性聚合反应是目前高分子合成研究最为活跃的领域之一，原子转移自由基聚合反应（ATRP）是实现活性聚合的一种有效途径，可实现多种单体的活性聚合和可控自由基聚合。本文介绍了原子转移自由基聚合反应机理，重点综述了原子转移自由基聚合在高分子合成中的应用。     

口腔医用高分子材料的研究进展及产业转化

口腔医用材料是用于修复人体口腔颌面部缺损或缺失的软硬组织的人工合成材料或其组合物,包括修复材料本体及其修复过程中的辅助材料.目前常用的口腔材料涉及金属、陶瓷、无机物、高分子及复合物等多种类别,其中高分子材料因其多样化的结构组成而具有多种优异可控的物理化学性质,是近年来蓬勃发展的新型口腔医用材料.本文综述了高分子材料在口...