北航刘宇宙教授课题组合成“环环相扣”的环状聚硅氧烷
近日，北京航空航天大学化学学院刘宇宙教授课题组首次利用Piers-Rubinsztajn反应从简单的有机硅烷单体中合成一系列环状聚合物，并通过多种分析检测手段来进行佐证。他们的成果以Cyclic Polysiloxanes with Linked Cyclotetrasiloxane Subunits 为题发表在德国化学会会志(Angewandte Chemie)上。
聚合物的结构与性能间的关系一直以来都吸引着国内外研究学者的兴趣。环状聚合物是一类无端基的特殊拓扑结构聚合物，与相应的线形聚合物相比，具有诸多明显不同的物理化学性能，包括流体力学半径，玻璃化转变温度，特征粘度，折光系数，溶液自组装行为以及热稳定性。环状聚合物的全部结构特性均由反应时所采用的条件决定。在制备环状聚合物的过程中化学反应的类型与环状聚合物主链上带有的官能团的种类直接相关。在此方面的探索可以为具有特殊结构和性能的新颖的环状聚合物的发现提供更多的可能性。因此，对形成环状聚合物的新反应的研究探索是非常有意义的。
近年来，随着高分子合成领域的不断研究与发展，将含有张力的环四硅氧烷结构嵌入高分子化合物中已经被证实是合成多种功能材料诸如薄膜电解质、自修复材料、热稳定材料、高透氧膜、扩散剂、液晶等材料的重要手段。该课题组首次利用Piers-Rubinsztajn反应从简单的有机硅烷单体中合成一系列环状聚合物，并通过多种分析检测手段来进行佐证。与此同时，首次证实了使用环状聚合物引导无机粒子自组装的可行性，也发现了第一个可溶于有机溶剂的环状金纳米颗粒组装体。
该研究工作的灵感来自于有机硅氢化合物与烷氧基硅烷之间发生Piers-Rubinsztajn偶联反应时的高效环化作用。环化反应的效果很大程度上取决于溶剂的选择，以环己烷做溶剂极大的提高了产率。通过研究发现，颗粒间的距离和颗粒自身的大小尺寸相近，这个距离使环状聚合物可以作为一个平台来研究颗粒间的相互作用，比如等离子体共振偶联、热电子转移以及在催化方面的应用。
总而言之，该课题组证实了一种新的、有效的环状聚环四硅氧烷聚合物的合成方法，提供了一种使用不含张力的原材料，将含有张力的环嵌入到环状聚合物中的方法。成功地实现了环状金纳米粒子聚合体的合成，也首次展示了环状聚合物在引导无机粒子聚合方面的潜力。论文的第一作者为博士生于建一。
论文链接：
http://onlinelibrary.wiley.com/wol1/doi/10.1002/anie.201703347/full
来源：北航化学学院
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