拓扑结构高分子的高效合成.pdf

中国科学: 化学 2011 年 第41 卷 第2 期: 281 ~ 303 SCIENTIA SINICA Chimica SCIENCE CHINA PRESS 评 述 拓扑结构高分子的高效“点击”合成 ①② ② ②* ①* 陈忠春 , 唐建斌 , 申有青 , 王新平 ① 浙江理工大学化学系, 杭州 310018 ② 化学工程联合国家重点实验室; 浙江大学生物纳米工程中心 化学工程与生物工程学系, 杭州 310027 通讯作者, E-mail: shenyq@; wxinping@ 收稿日期: 2010-10-25; 接受日期: 2010-11-15 doi: 10.1360/032010-759 摘要 树枝状、梳形、超枝化、星形、及H 形等支链结构和环形、多环形等结构的拓扑高 关键词 分子具有不同于直链结构高分子的独特性能, 是一类在材料改性、纳米科技和生物医药等领 拓扑结构高分子 树枝状大分子 域有着重要应用前景的新型功能性聚合物材料, 日益受到人们的重视, 但其复杂的结构导致 点击反应 它们的合成非常繁琐并因此束缚其实际应用. 具有定量、快速、高效和高选择性、反应条件 高效合成 温和、产物单一、易于分离等特点的点击反应(click reaction)的应用极大地推动了拓扑结构高 分子合成方法的发展. 本文就炔/叠氮 1,3-偶极环加成反应(CuAAC)、硫醇-烯/炔、胺-丙烯酸 酯、Diels-Alder 环加成等点击反应应用于树枝状、超枝化、环形、星型等拓扑结构高分子的 合成做一简要介绍, 并提出了进一步的研究方向. 1 引言 成的胶束也具有比线形聚合物的胶束高得多的热稳 定性( 图 1)[11]. 有些拓扑结构聚合物如高代数的树枝 拓扑高分子主要包括支链结构(如树枝状、梳形、 状大分子已具备纳米尺寸结构, 在纳米尺度上呈现 超枝化、星形、及H 形等)和环形、多环形结构以及 出不同的形状及性质, 并可进一步自组装为超分子 它们的杂化结构(如蝌蚪形、索烃形、轮烷形、结节 结构及纳米结构[12]. 因此, 拓扑高分子是一类在材料 形等)等大分子[1, 2]. 拓扑高分子具有显著不同于线形 改性、纳米科技和生物医药等领域有着重要应用前景 高分子的独特性质和应用[3~5]. 例如: 球形结构的超 的新型功能性聚合物材料, 日益受到人们的重视. 枝化、树枝状和星形大分子相对于线形大分子具有更 拓扑高分子具有优异的性能和广阔的应用前景, 高的聚合单元密度, 在溶液中有超低的黏度, 并且具 但其复杂的结构导致其合成非常繁琐, 成为束缚其 有大量的端基可以利用. 星形嵌段聚合物比线形聚 应用的瓶颈. 近年来拓扑结构聚合物的合成方法学 合物表现出更强的黏弹性并在特定的溶剂条件下能 有了较快的发展, 建立了树枝状、环形结构、超枝化 够形成复杂的自组装形貌[6] . 线形聚合物可以通过 和星形等大分子的合成方法[2, 13] . 特别是点击化学 “蛇行” 的方式通过肾小球的纳米孔而环形聚合物难 (click chemistr