Fe(0)/CuBr2催化ATRP和CuAAC反应一锅合成拓扑结构聚合物的研究

作     者：朱晖 

作者单位：苏州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张卫东;朱秀林

授予年度：2016年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070305[理学-高分子化学与物理] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 

主      题：拓扑结构聚合物 一锅法 可控自由基聚合 ATRP反应 CuAAC反应 

摘      要：最近，拓扑结构聚合物例如星形和环状聚合物由于其特殊的拓扑结构而具有一些新颖的性质，吸引了研究者越来越多的注意。与组成和分子量相同的线形聚合物相比，拓扑结构聚合物具有明确的结构、较低的黏度和多功能性。由于这些特殊的性质，使得拓扑结构聚合物作为功能材料在生物医学，纳米科技，材料改性等领域具有广阔的潜在应用前景，日益受到高分子学者们的重视。但是由于拓扑结构聚合物的结构复杂，合成步骤较多，难以精确控制等原因，给制备拓扑结构聚合物带来诸多困难。因此寻找简单、高效的合成方法将是十分有意义的工作。\n 本论文主要通过研究催化剂对ATRP和C uAAC反应催化性能的影响，筛选出合适的催化剂，发现Fe(0)/C uBr2催化剂能够同时催化ATRP和C uAAC反应，一锅直接制备侧链功能化的线形和星形聚合物。并且探讨了 Fe(0)/C uBr2催化剂能否同时催化ATRP和CuAAC逐步聚合一锅直接制备环刷状拓扑聚合物。本文主要完成了以下工作：\n (1)为了筛选出最优的催化剂，我们研究了多种催化剂对 ATRP和CuAAC反应的影响。发现Fe(0)/C uBr2作为催化剂，对ATRP和CuAAC反应都具有最优的催化效果。然后利用该催化剂以及两种不同的引发剂(线形和星形)进行了模型反应，并对聚合行为进行了详细探究。结果发现聚合过程符合“活性/可控的特点。并且通过红外，核磁以及 MALDI-TOF MS证明了在一锅反应中CuAAC的反应速度明显快于ATRP的反应速度。所有的结果表明了 Fe(0)/CuBr2作为催化剂一锅催化 ATRP和C uA AC反应可以成功制备分子量和分子量分布可控，结构规整的线形和星形聚合物。\n (2)设计合成了含有炔基，叠氮基团以及溴基团的功能引发剂，并利用该功能化合物作为引发剂以及Fe(0)/CuBr2作为催化剂，同时催化ATRP和C uAAC逐步聚合，尝试一锅直接制备结构规整的环刷状聚合物。这一研究为高效制备环刷状聚合物提供了一种新的思路。