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上海有機(jī)所合作在六價(jià)硫氟交換反應(yīng)研究中取得進(jìn)展

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上海有機(jī)所合作在六價(jià)硫氟交換反應(yīng)研究中取得進(jìn)展

摘要: 　　高價(jià)主族氟化物具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，但其在特定條件下的活化又能實(shí)現(xiàn)極其高效的化學(xué)鍵轉(zhuǎn)化和鏈接，這種特殊的穩(wěn)定性與反應(yīng)性的結(jié)合，決定了該類化合物在有機(jī)合成化學(xué)、材料化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)和藥物化學(xué)中將有著 ...

　　高價(jià)主族氟化物具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，但其在特定條件下的活化又能實(shí)現(xiàn)極其高效的化學(xué)鍵轉(zhuǎn)化和鏈接，這種特殊的穩(wěn)定性與反應(yīng)性的結(jié)合，決定了該類化合物在有機(jī)合成化學(xué)、材料化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)和藥物化學(xué)中將有著獨(dú)特的潛在應(yīng)用。六價(jià)硫氟交換反應(yīng)Sulfur(VI)Fluoride Exchange(SuFEx)的成功正是利用了六價(jià)硫氟鍵的這種特殊反應(yīng)活性。自從2014年，Sharpless教授(Angew. Chem. Int. Ed. 2014， 9430) 首次提出并成功實(shí)現(xiàn)六價(jià)硫氟交換反應(yīng)以來(lái)，該類反應(yīng)已在有機(jī)合成化學(xué)、材料化學(xué)、藥物化學(xué)、化學(xué)生物學(xué)特別是蛋白質(zhì)分子選擇性標(biāo)記和修飾等方面受到廣泛關(guān)注并展示了很好的應(yīng)用前景，被稱為新一代點(diǎn)擊化學(xué)，成為當(dāng)前氟化學(xué)學(xué)習(xí)的新熱點(diǎn)（圖1）。
　　與聚碳酸酯和聚酯類材料相比，相應(yīng)的聚硫酸酯和聚磺酸酯類材料具有更高的化學(xué)穩(wěn)定性（Sulfate Vs Carbonate，Sulfonate Vs Ester）和優(yōu)異的力學(xué)性能，其特殊的韌性和抗沖擊性使得這類新型熱塑性材料很有可能在汽車制造、航空航天、電子設(shè)備、建筑和包裝材料等領(lǐng)域取得應(yīng)用。但是，由于傳統(tǒng)合成方法和工藝的限制，無(wú)法大量獲得此類聚合物，因此，到目前為止，聚硫酸酯和聚磺酸酯類材料仍然未能實(shí)現(xiàn)規(guī)�；a(chǎn)和商業(yè)應(yīng)用。
　　最近，中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)學(xué)習(xí)所有機(jī)氟化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)習(xí)員董佳家與Scripps學(xué)習(xí)所教授Sharpless和博士吳鵬合作，在六價(jià)硫氟交換反應(yīng)學(xué)習(xí)方面取得了新的突破：他們發(fā)現(xiàn)了一類陰離子氟鹽[HF2-]（Bifluoride anion），可以作為更加高效的催化劑促進(jìn)SuFEx反應(yīng)，合成聚硫酸酯或聚磺酸酯類高分子材料（圖2），該成果發(fā)表于最近出版的自然-化學(xué)（Nat.Chem. 2017， 10.1038/nchem.2796）雜志上。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，新的陰離子鹽催化劑相比早期發(fā)現(xiàn)的超強(qiáng)堿類催化劑活性有數(shù)量級(jí)提升，使用萬(wàn)分之五的催化劑即可實(shí)現(xiàn)高效催化SuFEx反應(yīng)，而且反應(yīng)體系條件溫和，底物適應(yīng)廣，能夠方便地實(shí)現(xiàn)系列芳基聚硫酸酯和聚磺酸酯類聚合物的合成，產(chǎn)物具有理想的聚合度以及優(yōu)秀的分子量分布。這一新催化體系的發(fā)現(xiàn)為通過(guò)SuFEx反應(yīng)實(shí)現(xiàn)芳基聚硫酸酯、聚磺酸酯類高分子材料的工業(yè)放大乃至未來(lái)的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　該工作發(fā)表后，第一時(shí)間被Chemical  Engineering News （CEN，2017，June 26）關(guān)注，并在News of the Week欄目中評(píng)論，認(rèn)為該方法拓展了SuFEx底物的適用范圍，讓材料化學(xué)家能夠更加方便地得到該類型的聚合物，對(duì)這些新聚合物性能的探索也可以更加充分地開(kāi)展。
　　該工作由Scripps學(xué)習(xí)所與中科院上海有機(jī)所合作完成，也是Sharpless作為特聘教授加入中科院有機(jī)氟化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室后合作發(fā)表的第一篇論文。董佳家是該工作的共同通訊作者。
　　該學(xué)習(xí)工作得到上海有機(jī)所百人計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金委、中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）、中科院有機(jī)氟化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以及上海市科委的支持。



　　圖1．六價(jià)硫氟交換反應(yīng)（SuFEx）



　　圖2. 通過(guò)Bifluoride 催化的SuFEx反應(yīng)合成的聚硫酸酯、聚磺酸酯上海有機(jī)所合作在六價(jià)硫氟交換反應(yīng)研究中取得進(jìn)展  |  責(zé)任編輯：蟲子
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