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刘敬权教授团队在选择性光活化聚合领域取得重要进展

 

亚博yabo官网手机登录刘敬权教授团队和新南威尔士大学Cyrille Boyer教授团队在选择性光活化聚合领域取得重要进展,以Selective Photoactivation of Trithiocarbonates Mediated by Metal Naphthalocyanines and Overcoming Activation Barriers Using Thermal Energy为题发表在国际顶级期刊JACSJournal of the American Chemical Society上(https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c11700),杂志影响因子15.419,文章的第一单位是青岛大学材料科学与工程学院,第一作者是刘敬权教授团队Cyrille Boyer教授团队联合培养的武子龙博士,通讯作者是刘敬权教授和澳大利亚新南威尔士大学Cyrille Boyer教授。

刘敬权教授Cyrille Boyer教授多年致力于发展基于光控活性聚合的高分子材料合成方法photoinduced electron/energy transfer reversible addition-fragmentation chain transferPET-RAFT)。近年来,PET-RAFT聚合因为其优越的氧气耐受性及其在可见光、甚至近红外光下展现的可控性被广泛应用在多种聚合物材料合成场景中。值得注意的是,光催化剂的选择对PET-RAFT聚合具有关键影响,使聚合能够在特定波长的光(从蓝色到近红外波长)下选择性地执行。近年来,对PET-RAFT聚合体系的探索进一步揭示了一些光催化剂对某些 RAFT 试剂具有独特的选择性,从而实现了精确单体插入和复杂聚合物结构(例如接枝或梳状共聚物)的合成。虽然这些对RAFT试剂具有独特选择性的光催化剂已经被报道在各类期刊上,但目前还没有工作利用计算化学来探究和揭示这种在PET-RAFT聚合中存在的光反应选择性。在此基础上,刘敬权教授团队新南威尔士大学Cyrille Boyer教授团队合作,利用金属萘酞菁作为光催化剂并实现了对三硫代碳酸酯RAFT试剂的选择性光活化。具体而言,在室温下金属萘酞菁能够在近红外光的调控下激活具有叔碳R基团的三硫代碳酸酯并可引导丙烯酸酯可控聚合,而具有仲碳R基团的三硫代碳酸酯却不能被其激活并且聚合转化率始终为0%。这种对于不同R基团的三硫代碳酸酯的光活化选择性是前所未见的。此外,本文工作结合了密度泛函理论(DFT)量子化学计算和实验上的探索与表征,揭示了在机理上控制PET-RAFT聚合的关键要素并探究和解释这种独特选择性。有趣的是,通过适当提高反应温度(提高约15℃),此光催化剂可以克服具有仲碳R基团的三硫代碳酸酯光活化的能垒,使其成功引导光可控聚合。在光聚合反应机理的研究上有着良好的指导作用,并在功能性聚合物材料合成、光热催化等方面具有很大的应用潜力。

另外,刘敬权教授团队近几年在光催化聚合领域取得一系列研究进展,其中部分研究成果发表在Biosensors and Bioelectronics 2019, 124-125, 15-24Analytical Chemistry 2017, 89, 2065-2072; Polymer Chemistry 2017, 7, 5880-5887; Analytica Chimica Acta 2018, 1039, 31-40; Polymer 2015, 61, 198-203; Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry 2014, 52, 2715-2724等杂志上。所研发成果可广泛应用于传感检测、药物控释、功能聚合物合成等诸多领域。