单电子转移活性自由基聚合法制备表面活性聚合物及性能

以丙烯酰胺(AM)和α-烯基磺酸钠(AOS)为功能单体,2-氯丙酰胺(CPA)为引发剂,采用单电子转移自由基聚合方法,制备无规二元共聚物PAM-co-PAOS。结果表明,最佳工艺条件为c(单体)=2.5 mol/L,n(单体)∶n(CPA)∶n(CuBr)∶n(Me_(6)TREN)=769∶1.2∶1∶3.8;m(AOS)∶m(AM+AOS)=3.5%。对表面活性聚合物PAM-co-PAOS进行性能研究,在大庆模拟盐水中具有较好的增黏性及表面活性。

单电子转移活性自由基聚合的现状及展望

重点介绍了单电子转移活性自由基聚合的机理及适合该聚合体系的催化剂、配体、溶剂种类和单体适用范围,并探讨了单电子转移活性自由基聚合的发展前景。

单电子转移活性自由基聚合法制备星形丙烯酰胺二元共聚物

以四氯化碳(CCl_4)为引发剂,Cu0粉/三(2-二甲氨基乙基)胺(Me6-TREN)为催化体系,在水溶液中实现了丙烯酸钠(Na AA)和丙烯酰胺(AM)的单电子转移活性自由基聚合(SET-LRP),得星形二元共聚物P(AM-co-AA)。考察了引发剂用量、催化剂用量、失活剂用量及引发温度和反应物浓度对Star shaped-P(AM-co-AA)黏均分子量的影响。结果表明,当引发温度为25.0℃,物料摩尔比为单体∶Me6-TERN∶CCl_4∶Cu Cl_2∶Cu0=680∶0.75∶1.25∶0.35∶0.7(其中,m(AM)∶m(Na AA)=4∶1)时,即AM在溶液中的质量分数为17.5%,Na AA在溶液中的质量分数为7.5%,引发剂在溶液中的质量分数为0.105%,催化剂在溶液中的质量分数为0.0224%,失活剂在溶液中的质量分数为0.024%时,所得聚合物产品相对分子质量最高,达到331万。

邻苯二甲酰二肽的光诱导单电子转移环化反应合成哌嗪酮类化合物

邻苯二甲酰化的二肽(1)在光照下,经过单电子转移形成分子内双自由基(5),自由基(5)分子内耦合成环得到含哌嗪酮的化合物.此反应产率较好,可以成为合成哌嗪酮类化合物的新方法.所有新化合物均经NMR和MS确定其结构.

二氧化氯与苯酚的单电子转移反应机理

用量子化学从头算方法 ,研究了二氧化氯 (ClO2 )的电子结构以及与苯酚反应的单电子转移机理 ,在HF/4 31G 水平上用梯度解析技术全参数优化上述反应的反应物、中间体 (过渡态 )和产物构型 ,并计算了相应构型的能量 .通过对酚氧自由基的振动频率分析 ,验证了它为平衡构型 .计算结果表明 :ClO2 在水处理条件下与苯酚的反应是按单电子转移机理进行的 ,该反应为放热反应 ,放出的能量约为 2 0 0kJ·mol- 1 .

离子液体中单电子转移活性自由基聚合法制备星形聚丙烯酰胺

以季戊四醇为原料,合成了2,2-二溴甲基-1,3-二溴丙烷(PEBr4),并以此为四官能度引发剂,Cu0粉/三-(2-二甲氨基乙基)胺(Me6-TREN)为催化体系,在离子液体中实现了丙烯酰胺(AM)的单电子转移活性自由基聚合(SET-LRP),得到了窄分子量分布的星形聚丙烯酰胺(PAM),Mw/Mn约为1.26(MGn PC=14.1×103,转化率为43.4%)。采用1H NMR对PAM结构进行表征确认,并采用GPC测定了PAM的分子量及分子量分布;考察了水、单体/催化剂(引发剂)配比对聚合反应的影响。结果表明,少量水的加入能够加快聚合反应,使链增长速率常数由kapp p=0.042 4 h-1增加至kapp p=0.148 6 h-1;催化剂、引发剂用量越大,AM的SET-LRP的聚合反应速率越快,聚合反应的可控性越好,Mn随催化剂用量的增大及引发剂用量的减小而增大,且与理论分子量相近,分子量分布均呈下降趋势。

水溶液中单电子转移活性自由基聚合法制备新型阳离子共聚丙烯酰胺/丙烯酸酯

以咪唑、丙烯腈和溴辛烷等为原料,合成了新型阳离子型可聚合离子液体表面活性剂单体:氯化-1-正辛基-3-(4-丙烯酸丁酯基)咪唑(PMOIH8)。以2-氯丙酰胺为引发剂,Cu0粉/三-(2-二甲氨基乙基)Me6-TREN为催化体系,采用单电子转移活性自由基聚合法对丙烯酰胺(AM)、PMOIH8进行了二元共聚合反应,合成了一种新型阳离子共聚丙烯酰胺/丙烯酸酯P(AM/PMOIH)。FT-IR、MS和1H NMR分析表明,所得聚合物为目标产物,采用GPC测得聚合物的相对分子质量为2×103～14×103,相对分子质量分布Mw/Mn在1.21～1.75之间。考察了催化剂、引发剂等因素对聚合的影响。结果表明,降低催化剂用量,聚合反应速率变慢,链增长速率常数kappp由0.0168 min-1降低至0.0065 min-1,Mw/Mn由1.25～1.71增加至1.32～1.75,引发效率Ieff=90.24%;增加引发剂用量,Mw/Mn由1.25～1.71减小至1.21～1.68,kappp由0.0168 min-1增加至0.0201 min-1,Ieff增加至93.17%。

肽链的刚性结构对氮-(ω-三甲基硅甲基)聚肽链邻苯二甲酰胺单电子转移环化反应的影响

在光诱导下,激发态的氮-(ω-三甲基硅甲基)聚肽链邻苯二甲酰胺经单电子转移形成1,ω-双自由基,其耦合形成聚肽环化物。1,ω-双自由基的1位和ω位间距离与环化物的产率有关:距离愈大,自由基碰撞机率越小,环化物产率越低。肽链的刚性弯曲结构使双自由基1位和ω位的距离呈不规则的变化,从而使聚肽环化物的产率呈不规则的变化。

含溴四官能团引发剂引发单电子转移活性自由基聚合

以季戊四醇为原料合成了2,2-二溴甲基-1,3-二溴丙烷(PEBr4),并以此为引发剂,Cu0粉/三-(2-二甲氨基乙基)胺(Me6-TREN)为催化体系,在二甲亚砜(DMSO)中实现了丙烯酸甲酯(MA)的单电子转移活性自由基聚合(SET-LRP),得到了星形PMA。采用1H-NMR对PMA结构进行表征确认并采用GPC测定了PMA的分子量及分子量分布,单体转化率为36.3%时聚合物的分子量为13300,-Mw/-Mn=1.40;考察了水、单体/催化剂(引发剂)配比对聚合反应的影响。结果表明,H2O含量增加到20%(体积分数)导致表观聚合速率常数(kappp)由0.0367 h-1增加到0.2785 h-1;增加催化剂及引发剂用量分别导致kappp增加。

单电子转移活性自由基聚合研究进展

单电子转移活性自由基聚合(SET–LRP)具有单体适用范围广泛、反应条件温和、对氧气不敏感、反应速率快、催化剂用量少且易分离等优点,因此与其他活性自由基聚合相比具有更广阔的研究前景和应用价值。重点介绍了SET–LRP的研究现状,并与原子转移活性自由基聚合进行对比,从反应机理、反应体系(包括单体、引发剂、溶剂、催化剂及配体)和目前的应用等方面对SET–LRP进行综述。并指出探索更加高效的催化体系是SET–LRP实现工业化的基础,在生物学和医学领域的应用也会成为未来SET–LRP的研究热点之一。

偏氯乙烯共聚物的单电子转移活性自由基聚合

以碘仿为引发剂,偏氯乙烯和丙烯酸甲酯为单体,连二亚硫酸钠/碳酸氢钠为催化剂体系,羟丙基甲基纤维素和甲基纤维素为分散剂,在水相体系中制备偏氯乙烯共聚物。研究了反应时间、反应温度以及引发剂用量对单体转化率、产物摩尔质量及分布的影响。结果表明,随着反应时间的延长和反应温度的提高,转化率和摩尔质量增加,摩尔质量分布变窄,反应具有活性聚合的特征。使用红外光谱仪(IR)和核磁共振(~1H NMR)对共聚物的结构进行表征并探讨了聚合反应的机理,说明该聚合方法符合单电子转移活性自由基聚合特征。

单电子转移反应

本文对重要有机反应之一的单电子转移过程作了综述。单电子转移反应与极性反应的根本区别在于,前者每次只发生一个电子的转移,而后者通常每次发生一对电子的转移。影响这二种历程的主要因素是反应物的立体因素,电子结构及氧化还原能力。单电子转移按其反应方式又被细分(?)inner-sphere ET (?) outer-sphere ET 二种历程。一些典型的单电子转移反应已被分类介绍。

N-(末端三甲基硅脯氨酸肽链)邻苯二甲酰亚胺的光诱导单电子转移成环反应

分子内单电子转移成环反应是有效地合成环化物的方法。以L-脯氨酸为起始原料合成了两个光反应底物N-(末端三甲基硅脯氨酸肽链)邻苯二甲酰亚胺,在其分子结构中,邻苯二甲酰亚胺基团为受电子体部分,末端三甲基硅脯氨酸肽链为给电子体部分,构成了分子内给受电子体系。N-(末端三甲基硅脯氨酸肽链)邻苯二甲酰亚胺在甲醇溶剂中进行了光反应,得到氮杂环脯氨酸肽。此反应产率较好,区域选择性高,所有新化合物结构均经NMR和FAB-MS验证。

N-(ω-三丁基锡甲氧基醚)马来酰胺的光诱导单电子转移反应

以马来酰胺为电子受体,以带有末端三丁基锡基的醚链为电子给体,构建分子内给受电子体系。在乙腈、甲醇、30%水-乙腈、30%水-甲醇、丙酮等溶剂中进行了光反应。N-(2三-丁基锡甲氧基)乙基马来酰亚胺经过光诱导单电子转移反应历程得到了环化物7-羟基-5吡-咯酮并吗啉。N-[2-(2三-丁基锡甲氧基)乙氧基]乙基马来酰亚胺经过光诱导单电子转移反应历程得到两种不同的环化物。所有新化合物均经过NMR和EI-MS验证。

苯乙烯的单电子转移活性自由基聚合

以2,2-二溴甲基-1,3-二溴丙烷(PEBr4)为引发剂,Cu0粉/三(2-二甲氨基乙基)胺(Me6-TREN)为催化体系,在二甲亚砜(DMSO)和H2O的混合溶剂中实现了苯乙烯(St)的单电子转移活性自由基聚合(SET-LRP)。通过1H NMR和GPC分析表明,所得聚合物为星形结构并具有较窄的分子量分布Mw/Mn=1.20(MGn PC=25.3×103,转化率为42.6%),且聚合物的链端保留了—Br端基。考察了溶剂、反应温度及相转移催化剂对聚合的影响,结果表明,混合溶剂中H2O的体积分数由10%增加至20%导致了聚合速率的降低,表观聚合速率常数(kpap p)由0.026 4 h-1减小至0.019 7 h-1;升高反应温度、增加催化剂用量以及相转移催化剂的加入分别导致聚合体系的kapp p增加,同时,催化剂用量的增加和相转移催化剂的加入使聚合物的分子量分布系数降低。

铁粉催化苯乙烯的单电子转移活性自由基聚合

以苯乙烯为单体,六次甲基四胺为配体,四氯化碳为引发剂,铁粉为催化剂,水合肼为还原剂,水为溶剂,在较适宜的温度下,采用单电子转移活性自由基聚合的方法,制备了相对分子质量及其分布可控的聚苯乙烯。实验结果表明,最佳反应条件为:溶剂为5 mL,催化剂铁丝质量为0.6 g,引发剂四氯化碳用量为0.3 mL,还原剂水合肼用量为0.4 mL,同时温度越高转化率越高。

配合物单电子转移反应的电子传递系数计算

本文用ＩＮＤＯ／２—ＭＯ法和ＩＡＤＯ法计算了一些过渡金属离子六水合物和六氨合物单电子转移反应的电子传递系数，计算结果与实验值相符，这不仅表明两种计算方法行之有效，还可以根据电子传递系数的计算值和反应速率常数的实验值以求得单电子转移反应自由能变化的热力学函数．

氮-(ω-三丁基锡)烷基邻苯二甲酰亚胺的光诱导单电子转移环化反应

氮-(ω-三丁基锡)烷基邻苯二甲酰亚胺在光诱导下生成环化物,溶剂亲核性影响其光反应机制:在强亲核性溶剂中反应按单电子转移(SET)机制进行,并以很高的产率得到环化物;在弱亲核性溶剂中氢转移和单电子转移(SET)机制反应同时存在。

乙酸乙烯酯的单电子转移活性自由基聚合

采用SET-LRP方法进行了乙酸乙烯酯(VAc)的活性聚合。通过聚合转化率、聚合物相对平均分子量及分子量分布、聚合物核磁共振氢谱分析,研究了额外失活剂(CuCl2)、温度、溶剂等因素对聚合反应的影响。研究结果表明,失活剂CuII在使反应可控性得到增加的同时却降低了反应的转化率;反应速率不会随反应温度的升高持续增加,超过某一临界温度后反应速率反而随温度的升高而降低;与二甲基亚砜(DMSO)为溶剂相比,甲醇(CH3OH)为溶剂时,得到的聚合物的相对平均分子量较高,但分子量分布较宽。

氮氧自由基研究(ⅩⅩⅢ)——哌啶氮氧自由基及其氧铵盐与N,N,N′,N′-四甲基对苯二胺在水溶液中的单电子转移反应

ESR波谱和流动-停止UV动力学研究表明,水溶液中2,2,6,6-四甲基-4-羟基哌啶-1-氧自由基1和相应氧铵澳盐2均可将N,N,N′,N′-四甲基对苯二胺(TMPD)氧化为相应自由基正离子TMPD+,2还能将TMPD+进一步氧化为二价正离子TMPD^(2+).TMPD+可发生可逆歧化,其稳定性强烈受介质酸碱性的影响。利用计算机对动力学曲线的模拟测得上述有关反应的速率常数,并讨论了反应机理。