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科学研究
氢键作用: 实现聚碳酸酯分子量的调控
 最后更新: 2020-04-01  作者: 佚名  浏览: 309次

  聚碳酸酯是一种性能极为优异的工程塑料,随着不可再生资源的日益枯竭,基于生物可再生资源的聚碳酸酯已成为最受欢迎的研究热点之一。然而如何通过催化剂的设计制备出期望分子量的聚碳酸酯以满足不同产品对性能的要求仍然是一个巨大的挑战。传统的金属基催化剂结构不易调节,导致聚碳酸酯分子量难以有规律的调控。离子液体(ILs)具有结构可调的特点,使得其亲核、亲电性可以有规律的变化,因此通过设计ILs阴阳离子结构有可能实现分子量的直接调控。

  离子液体研究团队近期在《Green Chemistry》上发表了题为: Synthesis of bioderived polycarbonates with adjustable molecular weights catalyzed by phenolic-derived ionic liquids的文章,研究中率先提出了酚类离子液体用于催化生物基原料异山梨醇(IS)与可生物降解的CO2基原料碳酸二甲酯(DMC)直接熔融聚合制备聚碳酸酯。通过调节酚类ILs的阳离子结构(图1)对阳离子形成氢键能力进行调控,进而实现聚碳酸酯分子量的有效控制。通过实验和DFT模拟(图2)研究证明了阳离子形成氢键作用顺序为季磷/铵型<咪唑型<质子型,其中能形成中等氢键作用的咪唑型ILs显示出最佳的催化活性,有利于合成更高分子量的聚碳酸酯。在[Bmim][4-I-Phen]催化下,聚碳酸酯重均分子量(Mw)可达50300 g/mol。据此提出了ILs阴阳离子双氢键协同催化的聚合机理,为今后合成更高分子量的聚碳酸酯提供了新的研究思路。

图1. (a) IS和DMC熔融聚合反应;

  (b)离子液体催化剂的阴阳离子结构

(图片来源:彩票注册_彩票最佳网投平台_彩票最新平台app-诚信第一 Green Chem.)


图2.  DFT模拟  (a) [Bmim][4-I-Phen]与DC和MC-1的相互作用;(b) [P4444][4-I-Phen]与DC和MC-1的相互作用;  (c)[TMGH]阳离子与DMC的相互作用;(d) [P4444]阳离子与DMC的相互作用。C (深灰), H (浅灰), O (红), N (蓝), I (紫), P (黄)。

(图片来源:彩票注册_彩票最佳网投平台_彩票最新平台app-诚信第一 Green Chem.)

 

 

原文链接:

原文作者:

Wei Qian, Lei Liu, Zengliang Zhang, Qian Su, Weizhen Zhao, Weiguo Cheng*, Dong Li,  Zifeng Yang, Ruibing Bai, Fei Xu, Yanqiang Zhang and Suojiang Zhang*

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