硫元素的逆向硫化反应(IV, inverse vulcanization)能够生成富含硫元素的功能性聚合物,因此IV逆向硫化反应受到研究者的广泛关注。但是逆向硫化反应通常需要苛刻的反应条件,甚至需要使用金属催化剂,这导致相匹配的交联剂受到局限。
有鉴于此,西北师范大学权正军、华东理工大学龚学庆、利物浦大学Andrew I. Cooper、吴晓锋、Tom Hasell等报道光激发驱动IV逆向硫化反应的方法,由于该反应在温和条件中进行,因此兼容的反应物和生成的产物种类都得以大大的扩展。而且这种温和反应条件能够使得易挥发或者气态烯烃、炔烃能够通过IV逆向硫化反应,这为可再生材料替代环境有害塑料制品提供可能。通过DFT计算模拟,说明热催化、催化、光诱导逆向硫化反应之间的反应能垒区别。
爱达荷州立大学Courtney L. Jenkins等对该项研究进行点评和展望。
本文要点:
(1)
这项工作为解决逆向硫化反应长期以来面临的困难和挑战提供非常好的解决方案,而且这种光诱导的逆向硫化反应不会产生H2S副反应产物,以接近100 %的原子经济性生成高分子量聚合物(分子量高达460000 g mol-1)。这种光诱导的逆向硫化反应策略不仅促进逆向硫化理论的发展,而且可能为将工业废弃物原料处理和转化为可使用的材料提供可能。
(2)
光激发逆向硫化聚合反应在18-20 ℃室温条件进行,无需加入催化剂。非常重要的一点是,这种反应方法能够对乙烯、丙烯、乙炔、丙炔、乙烯氯等气态工业原料进行逆向硫化聚合反应。由于这种反应方法简单方便,能够在室温条件进行,因此得以拓展逆向硫化反应的应用场景,拓展了交联剂和共聚物的种类。
参考文献
Jinhong Jia, Jingjiang Liu, Zhi-Qiang Wang, Tao Liu, Peiyao Yan, Xue-Qing Gong*, Chengxi Zhao, Linjiang Chen, Congcong Miao, Wei Zhao, Shanshan (Diana) Cai, Xi-Cun Wang, Andrew I. Cooper*, Xiaofeng Wu*, Tom Hasell* & Zheng-Jun Quan*, Photoinduced inverse vulcanization. Nat. Chem. 14, 1249–1257 (2022)
DOI: 10.1038/s41557-022-01049-1
https://www.nature.com/articles/s41557-022-01049-1
Dunn, J., Jenkins, C.L. Making light of inverse vulcanization. Nat. Synth (2022)
DOI: 10.1038/s44160-022-00184-4
https://www.nature.com/articles/s44160-022-00184-4