稀土催化剂通过配位共聚合方法制备高立构规整性1,3-环己二烯基共聚物

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21274012
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    82.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0109.高分子合成
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

1,3-cyclohexadiene (CHD), one kind of cyclic conjugated diene showing both conjugated diene and cyclic olefin quality, has received considerable attention from academia and industry. It exhibits different regio- and stereospecificity in coordinative-insertive polymerization, affording various regio- and stereoregular poly(1,3-cyclohexadiene)s (PCHDs). Especially, these regular PCHDs are unique in the polydiene family due to their excellent thermal property (Tm: 200-300 C) attributed to the cyclic nature of the repeat unit of cyclohexane. Moreover, the presence of a residual double bond renders PCHDs as ideal precursors for the synthesis of a broad range of high-performance functionalized polymers through chemical modification. However, these regular PCHDs are not melt processable due to their insolubility in organic solvents or their melting temperatures higher than temperature of thermal degradation. For improvement of their processability, the incorporation of a olefin comonomer is expected to be a useful method. Unfortunately, previous reports demonstrated that the coordinative-insertive copolymerizations of CHD by organometallic catalysts were rather difficult. Until now, only few titanium and scandium catalysts could successful promote the coordinative-insertive copolymerizations of CHD with ethylene or styrene recently. However, the highly regio- and stereoselective copolymerization and block copolymerization of CHD with olefins have remained a challenge to date. .Recently, we have demonstrated that the half-metallocene scandium alkyl catalysts showed high regio- and stereocontrol in the copolymerization of CHD with ethylene or styrene, yielding cis-1,4-CHD based copolymer. In this project, we will pay our attention to synthesize a series of novel rare earth metal catalysts bearing strongly electron-donating ligands with large steric hindrance such as substituted fluorene or fluorene and cyclopentadiene analogs. Using these catalysts, we wish that the coordinative-insertive copolymerization and terpolymerization of CHD with olefins such as ethylene, styrene, alpha-olefin, conjugated diene might be successful achieved to produce various regio- and stereoregular CHD-based copolymers. We also hope to promote the controlled copolymerization of CHD with olefins by the living rare earth metal catalyst or the two rare earth metal catalysts belonging chain-shuttling nature, forming the unprecedented block copolymers containing the regio- and stereoregular PCHD segment. Various chemical modification reactions such as hydrogenation, dehydrogenation, halogenation, oxidation, etc. will be occurred to these regular CHD-based copolymers for the synthesis of a broad range of functionalized polymers. DFT calculation will be utilized to demonstrate the mechanism of the coordinative-insertive copolymerization of CHD, which directs us to design new rare earth metal catalysts and new polyolefin materials.
1,3-环己二烯(CHD)结构中兼有共轭二烯烃和环烯烃的特点,它在聚合反应中表现出来的多反应位点、立构选择性和其聚合物独特的耐热性、刚性及可化学修饰性引起了人们的关注。然而,目前利用金属催化剂通过配位聚合方法制备高立构规整性1,3-环己二烯基共聚物还很少见。本项目在前期工作的基础上,拟合成一系列以取代芴、类芴、类茂为辅助配体的新稀土金属催化剂,实现高选择性地促进CHD和乙烯、苯乙烯、alpha-烯烃、共轭二烯烃的配位共聚合和三聚合反应,制备高立构规整性1,3-环己二烯基共聚物;寻找具有活性聚合性质的稀土催化剂或者具有链穿梭性质的两种相匹配稀土催化体系,合成含有高立构规整性聚1,3-环己二烯片段的嵌段共聚物;发展所得1,3-环己二烯基共聚物化学改性的新方法,得到高性能的功能化聚烯烃材料;利用DFT理论计算阐明CHD参与的配位共聚合反应机理,为新稀土催化剂和聚烯烃材料的设计和合成提供理论依据。

结项摘要

稀土金属催化剂是近年来烯烃配位聚合领域的研究热点。申请人长期聚焦烯烃配位聚合反应和聚烯烃工业这一领域,立足稀土金属有机催化剂研究,在阳离子稀土金属催化剂的设计合成、高立构选择性或组成和序列分布可控的烯烃配位(共)聚合反应的开发、结构和性能可控的聚烯烃高分子的制备以及配位聚合反应机理的研究等方面取得了一系列原创性成果。在本项目的执行期间,我们通过对支撑配体、中心金属和对称性构型等方面的调控,合成了多种具有特定电子效应、空间位阻和对称性的非茂和单茂稀土金属催化剂,实现了对1,3-环己二烯和其它一些烯烃单体聚合反应中活性、立体选择性、分子量以及共聚物插入率和序列分布的控制,制备了一些具有广泛工业应用前景或者难以用以往催化剂制备的聚烯烃高分子新材料。例如实现了1,3-环己二烯1,4-选择性聚合反应、1,3-环己二烯和苯乙烯或异戊二烯类嵌段共聚合反应、1,3-环己二烯、苯乙烯和异戊二烯三聚合反应(1,3-环己二烯1,4-选择性高达100%);实现了异戊二烯、月桂烯和罗勒烯等共轭二烯烃单体的高顺式1,4-聚合反应(顺式1,4-选择性高达100%);实现了苯乙烯的高间规均聚合以及和乙烯的类嵌段共聚合反应(间规选择性高达100%)。我们还在DFT理论计算的基础上,阐明一些烯烃的配位聚合反应机理,为新稀土金属催化剂的设计提供了理论依据。本项目的研究成果推动了金属烯烃配位聚合催化剂的研究进展,为我国聚烯烃工业的发展提供了金属催化剂的技术储备,为我国的稀土资源的利用提供了技术支撑。.在本项目的执行期间,我们在Macromolecules (3篇),Polym. Chem. (3篇),Macro. Rapid Commun. (1篇),Organometallics (2篇)等国际学术期刊上发表SCI论文17篇;全部已发表的论文近五年SCI他引710次,单篇最高他引67次;申请国家发明专利15项,授权4项;参加了国内外学术会议专题报告8次;组建稀土金属有机和高分子合成科研团队,已培养了16名青年稀土金属有机和高分子合成科研人员。2014年入选国家自然科学基金委优秀青年基金项目和教育部新世纪优秀人才支持计划。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The catalytic mechanism of intramolecular alkylation of alpha-diimine by rare earth complexes: a DFT study
稀土配合物对α-二亚胺分子内烷基化的催化机理:DFT研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    THEORETICAL CHEMISTRY ACCOUNTS
  • 影响因子:
    1.7
  • 作者:
    Liu; Ying;Sun; Cuihong;Zhang; Shaowen;Li; Xiaofang
  • 通讯作者:
    Xiaofang
Chiral Palladium(II) and Nickel(II) Complexes with C-2-Symmetrical Tridentate Bis(oxazoline) Ligands: Synthesis, Characterization, and Catalytic Norbornene Polymerization
具有 C-2-对称三齿双(恶唑啉)配体的手性钯 (II) 和镍 (II) 配合物:合成、表征和催化降冰片烯聚合
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Organometallics
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Zhang; Shaowen;Zhang; Shaowen;Li; Xiaofang;Li; Xiaofang
  • 通讯作者:
    Xiaofang
1,4-Selective Polymerization of 1,3-Cyclohexadiene and Copolymerization with Styrene by Cationic Half-Sandwich Fluorenyl Rare Earth Metal Alkyl Catalysts
阳离子半夹心芴基稀土金属烷基催化剂1,4-环己二烯的1,4-选择性聚合及与苯乙烯的共聚
  • DOI:
    10.1021/acs.macromol.5b00037
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Macromolecules
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Dong; Yuping;Dong; Yuping;Li; Xiaofang;Li; Xiaofang
  • 通讯作者:
    Xiaofang
cis-1,4-Specific Carbocationic Polymerization and Copolymerization of 1,3- Dienes Initiated by (S,S)-Bis(oxazolinylphenyl)amine Chromium Complexes
(S,S)-双(恶唑啉基苯基)胺铬配合物引发的顺式1,4-特异性碳阳离子聚合和1,3-二烯的共聚
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tingting Du;Shaowen Zhang;Bo Yao;Xiaofang Li
  • 通讯作者:
    Xiaofang Li
Transition metal complexes bearing tridentate ligands for precise olefin polymerization
带有三齿配体的过渡金属配合物用于精确烯烃聚合
  • DOI:
    10.1039/c6py00040a
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Polymer Chemistry
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Xinwen Yan;Chao Yu;Shaowen Zhang;Xiaofang Li
  • 通讯作者:
    Xiaofang Li

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其他文献

基于RS和GIS的淮河源土地利用变化及驱动力分析
  • DOI:
    --
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蚩志锋;林昊;张兴国;李晓芳
  • 通讯作者:
    李晓芳
基于IEUBK模型的电子废弃物拆解区环境铅污染对儿童血铅影响的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    向明灯
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  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
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    --
  • 作者:
    李晓芳;闫琴;张少博;刘兵;王晨;何新林
  • 通讯作者:
    何新林
康复方案对语后聋成年人工耳蜗使用者身心健康改善效果的研究
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  • 通讯作者:
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  • DOI:
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    2019
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    --
  • 作者:
    云雪艳;李晓芳;刘孟禹;道日娜;董同力嘎
  • 通讯作者:
    董同力嘎

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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