基于再生镍催化与Boc保护策略的高效合成季铵化聚苯烯电解质膜材料

（编辑推荐）本研究创新性地采用再生镍催化体系（Zn/PPh3/NaI）和叔丁氧羰基（Boc）保护策略，成功合成具有季铵基团的高分子量聚苯烯嵌段共聚物。通过优化催化剂当量和锌预处理，解决了酮还原和分子量不足等关键问题，为阴离子交换膜（AEMs）在燃料电池等能源器件中的应用提供了兼具化学稳定性和加工性能的新型聚合物材料。

　　

Highlight

聚苯烯因其优异的碱稳定性成为电解质膜最具潜力的聚合物材料之一。然而传统合成中镍催化剂的高成本限制了其应用。本研究通过锌（Zn）、三苯基膦和碘化钠组成的再生镍催化体系，实现了季铵化聚苯烯的高效合成。

Materials

实验采用二叔丁基二碳酸酯（BOC₂O，≥98%）、溴化双（三苯基膦）镍（NiBr₂(PPh₃)₂，99%）等试剂。其中锌粉（<150μm，99.995%）作为还原剂，三苯基膦（PPh₃）作为配体，构建了高效的催化反应体系。

Synthesis of amine-containing Poly(phenylene) block copolymer

研究发现：使用零价镍催化剂Ni(COD)₂时，聚合物溶液粘度显著增加；而NiBr₂(PPh₃)₂体系需通过锌预处理激活催化活性。通过引入叔丁氧羰基（Boc）保护基团，有效屏蔽了胺基与金属中心的相互作用，成功获得高分子量聚合物。

Conclusions

我们通过原位活化Ni(II)催化剂生成Ni(0)，结合Boc保护策略，成功合成具有足够分子量的嵌段共聚物。该工作为阴离子交换膜材料开发提供了新型再生镍催化聚合路径。