利用乙烯基單體通過自由基聚合是目前制備聚烯烴材料的一種有效途徑。通過簡單的側基改變即可獲得性能滿足實際應用需求的多類產品。然而,全碳鏈結構使得聚烯烴材料不僅面臨難降解困難的環保壓力,同時也進一步阻礙其功能化的應用。雜原子尤其是硫元素,引入聚合物主鏈可形成含硫聚合物,例如聚砜。此類聚合物的特點是可降解,具有制造光刻膠、高折射率樹脂和緩釋材料的潛力。
各類烯烴與SO2共聚是一直以來制備脂肪族聚砜最為常用的方法。然而,受天花板溫度Tc(超過該溫度發生解聚)的影響,烯烴與SO2共聚多在低溫(< -40 ℃)下進行。SO2的腐蝕性也對聚合設備提出了更高的要求。此外,不同類型烯烴立體電子效應的差異有時會導致交替序列不可控,例如苯乙烯/SO2共聚體系。由于缺乏極性官能團,此類脂肪族聚砜在常見有機溶劑中的溶解度很差,進而阻礙鏈增長過程并最終得到低分子量和寬分布的聚合物。環狀乙烯基砜(CVS)作為一種單體,可通過無SO2策略制備脂肪族聚砜。然而,此類聚砜仍存在溶解性差、序列不可控、分子量低和主鏈新生成C=C導致耐熱性差等缺點。因此,合成序列可控的高分子量脂肪族聚砜仍然是一個艱巨的挑戰。
圖1 砜自由基介導的GTRP方法制備脂肪族聚砜
圖 2 不同遷移基團在1,4或1,5遷移模式下制備脂肪族聚砜
圖3 砜自由基介導的GTRP過程的DFT計算
圖4 脂肪族聚砜性能測試
綜上所述,朱晨團隊利用含遷移基團的烯基砜單體通過GTRP策略開發了一種合成脂肪族聚砜的實用方法。該方法可以制備一系列ABC序列的高分子量脂肪族多聚砜。DFT計算表明不脫砜的Smiles重排在GTRP過程中起到關鍵作用。所得的脂肪族聚砜表現出與市售聚碳酸酯相當的折射率和阿貝數,并在室溫的強堿性條件下完全可降解。
原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202500153
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