【高分子】苏州大学潘向强/朱健团队Angew：基于硒鎓盐转烷基化反应的热响应交联聚合物材料- 大数跨境

【高分子】苏州大学潘向强/朱健团队Angew：基于硒鎓盐转烷基化反应的热响应交联聚合物材料

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2023-10-28

导读：近日，苏州大学朱秀林课题组潘向强研究员提出了一种新的硒鎓盐转烷基化反应，该动态化学反应可在没有任何催化剂的情况下，在相对温和的热刺激（110-140 °C）下发生快速的转烷基化反应。

基于动态化学的共价自适应网络是一类新型高分子材料，它巧妙地融合了热固性和热塑性材料的优点，不仅能够在特定刺激条件下像热塑性材料一样进行再加工，而且在实际使用中保持着与热固性材料相似的理想性能。其内在的动态共价键为材料提供了独特的性能，如自修复、按需降解、形状记忆和可焊接性等。转烷基化反应是一类具有独特优势的动态化学，将其结合到聚合物材料中，不仅可赋予材料卓越的动态性能，而且由于永久离子对的存在，在固体电解质和抗菌材料等领域具有广泛的应用前景。然而，如何在温和的热刺激条件下实现快速的动态交换，同时保持室温下的稳定性能，仍然是一个具有挑战性的问题。

近日，苏州大学朱秀林课题组潘向强研究员提出了一种新的硒鎓盐转烷基化反应，该动态化学反应可在没有任何催化剂的情况下，在相对温和的热刺激（110-140 °C）下发生快速的转烷基化反应。基于该动态化学构建的动态材料，展现了室温下良好的耐溶剂性能和抗蠕变性能，以及高温下优异的再加工性能。

硒鎓盐与硒醚的动态交换反应显示出超快的交换速率，其中R基团为PhF₅的动态交换反应在130 °C下仅需10 min即可达到平衡。在此，选择交换速率最慢的反应作为模型反应，可计算得到其活化能（E_a）为112±8 kJ mol⁻¹，并显示了该反应的Arrhenius温度依赖性。作者还通过两种方法证明了这种动态共价化学中解离机制的存在：i）使两个硒鎓盐直接反应和ii）调节硒醚的浓度。此外，密度泛函理论（DFT）计算进一步支持了以上结果。

同时，作者制备了相应的聚氨酯材料，基于不同的烷基化试剂的动态材料展现出了不同的动态交换速率，说明可通过选择烷基化试剂控制材料的粘弹性。其中，材料M-CF₃不仅表现出高温下良好的愈合能力和再加工能力，而且具有室温下优异的耐溶剂性和抗蠕变性能。

硒鎓盐转烷基化反应的研究不仅使应用愈加广泛的硒醚材料的再加工成为可能，而且为可愈合抗菌材料和固体电解质的应用领域提供了新的途径。

相关论文发表在Angewandte Chemie International Edition 上。该研究工作在苏州大学材料与化学化工学部潘向强研究员、朱健教授和比利时根特大学的Filip E. Du Prez教授共同指导下完成，苏州大学2020级博士生陈偲偲为论文第一作者。

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面）：

Thermally Responsive Selenide-containing Materials Based on Transalkylation of Selenonium Salts

Sisi Chen, Vincent Scholiers, Mengyao Zhang, Jiandong Zhang, Jian Zhu*, Filip E. Du Prez*, Xiangqiang Pan*

Angew. Chem. Int. Ed., 2023, DOI: 10.1002/anie.202309652

潘向强研究员简介

潘向强，博士，苏州大学材料与化学化工学部，研究员。2011年获苏州大学有机化学专业博士学位，同年留校任教至今，从事高分子材料教学科研工作。2016年比利时根特大学访问学习。主持国家自然科学基金项目3项，其他省部级项目5项。在Angew. Chem. Inter. Ed., ACS Macro Lett., Org. Lett., Macromolecules, Biomacromolecules, ACS Energy Lett.等国际期刊上发表论文100余篇，申请专利10余件。主要研究兴趣为有机硒化学；含硒聚合物精准合成；智能响应性高分子材料。近年来在基于硒化学的聚合物合成及含硒动态共价键的研究领域取得一系列的研究进展：1）基于可逆加成断裂链转移（AFCT）的硒醚动态交换化学（Macromolecules 2023, 56, 5765–5773）；2）二硒醚极化诱导复分解机制。（ACS Macro Lett. 2017, 6, 89-92; 2022, 11, 264−269）。3）基于动态二硒键的纳米纤维和水凝胶的制备及在生物医用材料中的应用。（Macromolecules 2018, 51, 6149–6156；Biomacromolecules 2020, 21, 3308–3317；Biomater Res 2023, 27, 49）。

https://www.x-mol.com/university/faculty/12939

朱健教授简介

朱健教授，博士，博士生导师，分别于1995，1998和2004年在苏州大学获学士、硕士和博士学位。1998年留校任教至今。2006-2007和2009-2010在新加坡国立大学和宾夕法尼亚州立大学从事博士后工作。主持国家自然科学基金三项，主持江苏省自然科学基金和教育厅项目各一项，参与多项国家自然科学基金和其它省部级项目，主持超过10个企业横向项目。获苏州大学苏鑫科研奖（2008，独立），江苏省科技进步二等奖（2009，第三）和教育部科技进步二等奖（2009，第三）。先后发表研究论文150多篇，获中国发明专利授权20余项。研究领域包括：有机硒调控的活性自由基聚合、活性自由基聚合的基础与应用研究、可塑性弹性体的结构设计与制备、材料表面聚合物改性、刺激响应聚合物的制备和性能研究等。课题组每年招收研究生4-6人，欢迎有志于投身科研的年轻人加入团队！

课题组网站：

http://polychem.suda.edu.cn/

https://www.x-mol.com/university/faculty/68989