铁基N-杂环卡宾配合物的电子密度调控及其在ICAR-ATRP中的催化性能研究

本文系统研究了铁基N-杂环卡宾（NHC）配合物通过不同取代基（-OCH3、-I、-CN、-H）调控金属中心电子密度，及其在连续活化剂再生引发剂（ICAR）原子转移自由基聚合（ATRP）中的催化性能。研究表明，给电子基团增强催化剂活性，使甲基丙烯酸甲酯和苯乙烯聚合分散度分别低至1.33和1.14，转化率高达50%，为开发低毒、高效的铁基ATRP催化剂提供了重要理论依据。

　　

Highlight

铁基N-杂环卡宾（NHC）配合物通过取代基精准调控金属中心电子密度，在ICAR-ATRP中展现出“电子效应”与催化活性的直接关联：给电子基团（如-OCH₃）显著提升聚合控制能力，而吸电子基团（如-CN）则抑制反应效率。

Results and discussion

1. 1.

   取代基合成策略：以2,6-二异丙基苯胺为起点，通过碘代、罗森蒙德-冯布劳恩氰化等反应，构建-OCH₃、-I、-CN、-H四种取代基的NHC配体库。

2. 2.

   电子效应验证：DFT计算表明，-OCH₃取代的Fe-NHC-OMe配合物金属中心电子密度最高，其ICAR-ATRP活性最优，苯乙烯聚合分散度低至1.14，突破传统铁催化剂性能瓶颈。

3. 3.

   聚合控制机制：电子密度增强可加速卤原子转移速率，实现“低催化剂浓度（50-250 ppm）高转化率”的绿色聚合目标。

Conclusion

本研究为铁基ATRP催化剂设计提供“电子开关”新范式，未来可通过扩展NHC配体库进一步优化生物医学材料的可控合成。

（注：翻译保留原文术语如ICAR-ATRP、DFT等，并采用“电子开关”等生动表述，省略文献引用标识）