综述:通过连续环化方法合成多环聚合物

【字体: 时间:2025年08月21日 来源:Polymer Journal 2.7

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  这篇综述系统介绍了无需环状前驱体即可高效合成多环聚合物的新策略,重点阐述了基于降冰片烯基大分子单体(norbornenyl-functionalized macromonomers)的分子内开环复分解寡聚化(intramolecular ROMP)和环聚合反应,利用第三代格拉布斯催化剂(Grubbs 3rd)精准构建笼状、螺-多环及环状侧链接枝聚合物等拓扑结构,并探讨了其独特性质与应用前景。

  

多环聚合物合成的突破性进展

环状拓扑结构的高分子因其无链端特性显著区别于线性或支化聚合物,近年来成为高分子科学的研究热点。然而传统多环聚合物合成依赖环状前驱体,存在效率低、结构控制难等瓶颈。

第三代催化剂驱动的精准合成

采用第三代格拉布斯催化剂(Grubbs G3),通过降冰片烯基大分子单体的分子内开环复分解反应(intramolecular ROMP),实现了从线性前驱体到复杂环状结构的直接转化。该策略突破了传统环化反应对预成型环状单元的依赖,反应效率提升显著,分子量分布(?)可控制在1.2以下。

多维度拓扑结构构建

笼状聚合物:通过多臂星形大分子单体的协同环化,形成三维交联的纳米级笼状结构,其流体力学半径(Rh)较线性类似物缩小约30%

螺-多环体系:利用正交反应位点构建共享单原子的螺环阵列,动态光散射(DLS)显示其旋转位阻显著降低

环状侧链接枝聚合物:将环化反应与接枝技术结合,获得主链-侧链双环化架构,差示扫描量热法(DSC)检测到玻璃化转变温度(Tg)提升达15℃

性能优势与应用潜力

环状拓扑赋予材料独特的动力学行为:流变测试显示零剪切粘度(η0)比线性聚合物低2-3个数量级;体外降解实验表明环状结构可延缓酶解速率达72小时。这些特性使其在药物缓释载体、自修复材料和纳米反应器等领域展现出重要价值。当前研究正探索环张力驱动的选择性功能化,以及通过拓扑结构调控生物相容性的新途径。

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