高等有机化学期末作业

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1、高等有机化学课程论文论文题目：原子转移自由基聚合（ATRP）的研究进展学生姓名：陈思指导老师：李晓如教授学号：132312119学院：化学化工学院完成时间：2013年12月原子转移自由基聚合（ATRP）的研究进展摘要:活性自由基聚合是目前高分子科学中最为活跃的研究领域之一。原子转移自由基聚合(ATRP)反应是实现活性聚台的一种颇为有效的途径，也是高分子化学领域的最新研究进展之一。ATRP的独特之处在于使用了卤代烷作引发剂，并用过渡金属催化剂或退化转移的方式，有效地抑制了自由基双基终止的反应。ATRP可以同时适用于非极性和极性单体，可以制备多种结

2、构形式的、结构清晰的高分子化合物。可实现众多单体的活性/可控自由基聚合。本文介绍了ATRP的研究进展，包括ATRP反应的特点、聚合反应机理、应用、研究现状及前景展望。关键词：活性自由基聚合；原子转移自由基聚合；引发剂；自由基双基终止；活性/可控自由基聚合一、引言聚合物合成的控制主要是指聚合物结构的控制和聚合物分子量的控制。活性聚合可以得到分子量分布极窄的聚合物，是控制聚合物分子量最理想的方法。通过活性聚合还能容易地获得预定结构和序列的嵌段共聚物和接枝共聚物。因此，活性聚合的研究受到高度的重视。活性聚合的概念是1956年Szware提出的，即无终

3、止、无转移、引发速率远大于增长速率的聚台反应。活性聚合中依引发机理的不同，分为阳离子活性聚台、阴离子活性聚合、配位活性聚合、自由基活性聚合等。至今为止发展最完善的是阴离子活性聚合，由此成功地获得了单分散聚合物、预定结构和序列的嵌段共聚物、接枝共聚物。然而，阴离子活性聚合对反应条件要求苛刻，可聚合的单体也比较少．应用范围很有限。与其他类型聚合反应相比，自由基聚合可聚台的单体多、反应条件温和、易控制，实现工业化生产容易。当今市场上60％以上的合成聚合物产品是由自由基聚合工艺制备的。所以，活性自由基聚合具有极高的实用价值。但是，自由基不稳定，极易发生

4、双自由基终止反应，难以实现自由基活性聚合。从20世纪70年代开始，人们就努力寻找获得自由基活性聚合的途径[1]。二、正文2.1原子转移自由基聚合（ATRP）的特点新材料的合成技术是21世纪优先发展的三大产业之一。高分子合成化学技术的发展促进了能满足各种要求的新材料不断问世，成为合成材料技术取得日新月异进展的重要基础之一。20世纪50年代配位聚合技术的出现，开辟了立构规整聚合的新纪元；而各种活性聚合技术的发展为合成出结构和组成可控的聚合物材料提供了可能性。自由基聚合产品占了所有聚台物产品的一半以上，因此，发展“可控、活性自由基聚合”成为人们梦寐以

5、求的目标。自1995年中国旅美学者王绵山等首先发明原子转移自由基聚合(ATRP)技术后，立即引起世界各国高分子界专家学者和工业界的极大兴趣。原子转移自由基聚合技术是近几年迅速发展并有着重要应用价值的一种活性聚合技术，可有效地对聚合物的分子结构进行设计，制备出各种不同性能、不同功能的新型聚合物材料，即所谓的“量体裁衣”[2]。它可以通过分子设计制得多种具有不同拓扑结构(线型、梳状、网状、星形、树枝状大分子等)、不同组成和不同功能化的结构确定的聚合物及有机/无机杂化材料。与离子聚合等传统活性聚合技术相比，它具有单体覆盖面广，聚合条件温和，易于实现工

6、业化等显著优点，将成为合成新型高分子材料的一个新方向。其产品在高性能粘合剂、分散剂、表面活性剂、高分子合金增溶剂和加工助剂、热塑性弹性体、绿色化学品、电子信息材料及新型含氟材料等高技术领域都具有广泛的应用前景[3]。从20世纪90年代开始，高分子化学家着重于研究通过化学方法实现对自由基聚合的控制，这些方法具有广泛的适用性。ATRP的独特之处在于使用了卤代烷作引发剂，并用过渡金属催化剂或退化转移的方式，有效地抑制了双基终止反应。由于动力学原因．在自由基聚合中完全消除终止反应是不可能的。准确地说，原子转移自由基聚合方法应称为活性或受控自由基聚合。虽

7、然不同活性自由基聚合采用的引发体系不同．但基本特征都是由活性种与某种媒介物可逆反应生成比较稳定的休眠种。两者之间存在动态平衡，此平衡必须大大倾向于休眠种一端，使自由基平衡浓度很低，大大抑制了双基终止反应。活性种和休眠种之间相互转变速率和增长速率之比是控制分子量分布的重要因素，这一比值越高，分子量分布越“窄”[4]。2.2原子转移自由基聚合（ATRP）的机理王锦山、Matyjaszewaski用卤代烷(1-苯基氯乙烷)为引发剂，2,2，-联二吡啶(bipy)、氯化亚铜为催化剂体系，研究了苯乙烯的可控自由基活性聚合，不仅得到了窄分子量分布的聚苯乙烯

8、，而且聚合物的实测分子量与理论计算值非常接近。当加入第二单体丙烯酸甲酯时，成功实现了嵌段共聚，具有明显的活性聚合特征。根据王锦山、Matyjaszew