过渡金属催化的不对称聚合反应

Due to the increasing demand of degradable optically active polymers and limited methods for the synthesis, this project aims to develop a practical, stereoselective, and enantioselective asymmetric polymerization, based on an achiral monomer having bifunctional groups, to realize the asymmetric synthesis of chiral biodegradable polyesters and polyamides. It contains the design and development of new chiral catalysts based on transition metal iridium and inexpensive transition metals iron, and realization of the highly selective asymmetric polymerization of aliphatic compounds. These asymmetric reaction will be finally applied in the asymmetric synthesis of biodegradable polyesters and polyamides. The stereo-regularity will be increased by controlling enantioselectivity of the chiral center on the polymer, this would help to improve the heat resistance and mechanical strength of the polymer. In addition, the development of polymer synthesis process based on inexpensive metal will reduce production costs and help the development of new green functional materials. This project will expand the scope of applications of asymmetric catalytic reactions, provide more extensive methods and routes for the development and synthesis of chiral polymer material, therefor is both theoretically and practically important.

针对可降解的光学活性聚合物需求量逐年增加而合成方法相当有限的现状，本项目拟从带有双官能团的非手性聚合单体出发，发展实用的、立体选择性的、以及对映选择性的不对称聚合反应，合成生物可降解的手性聚合物。设计开发基于过渡金属铱以及廉价过渡金属铁的新型手性催化剂，发展高效的不对称聚合反应，合成具有生物可降解性的脂肪族手性聚酯和聚酰胺，并对手性聚合物结构与功能的影响进行研究。此外，基于廉价金属的聚合物合成工艺的开发将降低生产成本，有助于绿色环保的新型功能材料的开发。此项目的的实现将拓展不对称催化反应的应用范围，为手性聚合物材料的开发与合成提供更为丰富的方法和路线，因而具有重要的理论和应用价值。

手性聚合物具有的独特性质，在生物、医药、以及材料等领域都具有非常广阔的应用前景。利用非手性单体经不对称催化途径直接进行聚合是获得手性聚合物的有效方法。本项目通过设计新型氧化还原催化体系或利用阴离子-自由基接力策略，实现一系列用于构建聚合基于单体的新反应，为传统方法无法实现的聚合物结构的制备提供了可能；利用单体进行连续的烯丙基取代反应制备结构新颖的聚合物，通过调控催化剂能够实现对聚合物的结构的控制；以不对称催化的烯丙基取代反应为模板反应，利用非手性单体进行连续的不对称烯丙基取代反应，实现了结构新颖的新型手性聚合物的合成，通过调控催化剂能够实现对聚合物的结构和主链上手性中心的绝对构型的控制。本项目通过探索不对称烯丙基取代在手性聚合物中的制备为探索新型手性功能聚合物材料在生命以及材料科学中的应用提供了可能。在该项目的资助下，共发表文章18篇，其中包括Nature Commun. 1篇, Angew. Chem. Int. Ed. 1篇, ACS Catal. 1篇, Org. Lett. 5篇, J. Org. Chem. 6篇, Org. Chem. Front. 2篇, Adv. Synth. Catal. 1篇, Acc. Chem. Res. 1篇, 等。工作被Synfacts以及Organic Chemistry Portal多次给予积极评述。