反應(yīng)性高分子

關(guān)于反應(yīng)性高分子1第1頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三2影響吸水率的因素

樹脂本身的結(jié)構(gòu)以及外界溶液的性質(zhì)是影響SAP吸水率的主要因素。親水基團(tuán)的親水性越強(qiáng)，樹脂與水的親和力也就越大，吸水率越高。親水基團(tuán)的親水能力大小次序?yàn)椋骸猄O3H>—COOH>—CONH2>—OH。樹脂上的電荷密度越大，吸水率越高。吸水率隨交聯(lián)度的增大而降低。從提高吸水倍數(shù)的角度考慮，應(yīng)在保證樹脂不溶解的前提下，盡可能地降低交聯(lián)度。第2頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三3

改善高吸水性樹脂耐鹽（電解質(zhì)）性能引入非離子單體：最初的研究工作著重于將丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸羥乙酯等非離子單體引入聚丙烯酸鹽分子鏈中，利用非離子單體對電解質(zhì)相對不敏感的特點(diǎn)和不同親水性基團(tuán)之間的協(xié)同作用來改善高吸水性樹脂的耐鹽性能。提高親水性：提高樹脂的親水性可改善吸水能力和耐電解質(zhì)性能。將丙烯酸聚氧乙烯酯或烯丙基聚氧乙烯醚引入常規(guī)丙烯酸酯中，而且其分子鏈上的長支鏈可起到物理締合的作用，進(jìn)一步提高耐電解質(zhì)性能。在親水單體聚合的主鏈上引入少量(1～5mol%)疏水性基團(tuán)可獲得耐溫性、耐鹽性第3頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三4高吸油性樹脂的制備、性能和應(yīng)用以某種親油性單體為基本單位，具有適當(dāng)?shù)慕宦?lián)度的三維空間網(wǎng)絡(luò)樹脂叫吸油性樹脂。吸油的方式：一是通過親油基鏈段和油分子的溶劑化作用將油吸引到高分子鏈的周圍；另一種是利用高分子樹脂聚集態(tài)結(jié)構(gòu)中的毛細(xì)通道來集聚油分子。高吸油樹脂基本分兩類：聚（烷基）丙烯酸（長鏈）酯系列和聚烯烴系列（制備方法與高吸水樹脂相似：懸浮聚合或乳液聚合使用交聯(lián)劑）性能：吸油量大（10-100倍），緩釋，保油性好，但吸油速率低，價(jià)格高。應(yīng)用：

三廢處理，紙張?zhí)砑觿?，油封密封材料，芳香劑、殺蟲劑、誘魚劑基材第4頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三5膜分離過程是以具有選擇透過性的膜作為分離的手段，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)分子尺寸的分離和混合物組分的分離。膜分離過程是一種不涉及相變的新型節(jié)能分離方法，具有低能耗、分離效率高、設(shè)備體積較小等優(yōu)點(diǎn)，因而用途廣泛。膜分離過程的推動力有濃度差、壓力差和電位差等。

膜分離機(jī)理：機(jī)械過濾作用（尺寸），溶解-擴(kuò)散作用，物質(zhì)交換作用。第5頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三62.4.2聚合物分離膜分類1.按膜的材料分類天然高分子及衍生物類

纖維素衍生物類：硝酸纖維素、醋酸纖維素、乙基纖維素；甲殼素類：殼聚醣、胺基葡聚醣；合成高分子類聚烯烴類：聚乙烯、聚氯乙烯、聚偏氯乙烯、聚丙烯、聚丙烯腈、聚4-甲基戊烯、聚乙烯醇；第6頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三72.按膜的分離原理及適用范圍分類根據(jù)分離膜的分離原理和推動力的不同，可將其分為微孔（濾）膜（0.1-10mm)、超（過）濾膜(1-100nm)、反滲透膜（超細(xì)濾膜,0.1-10nm)、納濾膜(0.1-1nm)、滲析膜、電滲析膜、滲透蒸發(fā)膜等。3.按膜斷面的物理形態(tài)分類根據(jù)分離膜斷面的物理形態(tài)不同，可將其分為對稱膜，不對稱膜、復(fù)合膜、平板膜、管式膜、中空纖維膜等。第7頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三8膜過程推動力傳遞機(jī)理透過物截留物膜類型微濾壓力差顆粒大小形狀水、溶劑溶解物懸浮物顆粒纖維多孔膜超濾壓力差分子特性大小形狀水、溶劑小分子膠體和超過截留分子量的分子非對稱性膜納濾壓力差離子大小及電荷水、一（多）價(jià)離子有機(jī)物復(fù)合膜反滲透壓力差溶劑的擴(kuò)散傳遞水、溶劑溶質(zhì)、鹽非對稱性膜復(fù)合膜幾種主要分離膜的分離過程第8頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三9微孔過濾、超濾和反滲透技術(shù)的原理和操作特點(diǎn)比較。分離技術(shù)類型反滲透超濾微孔過濾膜的形式表面致密的非對稱膜、復(fù)合膜等非對稱膜，表面有微孔微孔膜膜材料纖維素、聚酰胺等聚丙烯腈、聚砜等纖維素、PVC等操作壓力/MPa2～1000.1～0.50.01～0.2分離的物質(zhì)分子量小于500的小分子物質(zhì)分子量大于500的大分子和細(xì)小膠體微粒0.1～10μm的粒子分離機(jī)理非簡單篩分，膜的物化性能對分離起主要作用篩分，膜的物化性能對分離起一定作用篩分，膜的物理結(jié)構(gòu)對分離起決定作用水的滲透通量/(m3.m-2.d-1)0.1～2.50.5～520～200第9頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三10

電滲析的核心是離子交換膜。在直流電場的作用下，以電位差為推動力，利用離子交換膜的選擇透過性，把電解質(zhì)從溶液中分離出來，實(shí)現(xiàn)溶液的淡化、濃縮及鈍化；也可通過電滲析實(shí)現(xiàn)鹽的電解，制備氯氣和氫氧化鈉等。

第10頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三11全氟磺酸膜還可用作燃料電池的重要部件。燃料電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苄首罡叩哪茉?，可能成?1世紀(jì)的主要能源方式之一。經(jīng)多年研制，Nafion膜已被證明是氫氧燃料電池的實(shí)用性質(zhì)子交換膜，并已有燃料電池樣機(jī)在運(yùn)行。但Nafion膜價(jià)格昂貴（700美元/m2），故近年來正在加速開發(fā)磺化芳雜環(huán)高分子膜，用于氫氧燃料電池的研究，以期降低燃料電池的成本。第11頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三12第12頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三13

本課程的主要內(nèi)容（36）第一章功能高分子的概念與制備基礎(chǔ)（簡介）(6)第二章吸附分離功能高分子(6)第三章反應(yīng)性高分子（試劑和催化劑）

(3)第四章光電功能高分子（導(dǎo)電高分子、光敏性高分子6)第五章生物醫(yī)用高分子（9）第六章

高分子液晶（3）功能高分子的最新發(fā)展（功能高分子的納米化和智能化）、討論和總結(jié)（3）第13頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三14

3.1概述：

反應(yīng)性高分子是指可以參加化學(xué)反應(yīng)或催化化學(xué)反應(yīng)的一類高分子，主要包括高分子試劑和高分子催化劑（Polymer-SupportedReagentandCatalyst）。反應(yīng)性高分子在有機(jī)合成和生物化學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用很廣，已經(jīng)開發(fā)出眾多新型高分子試劑和高分子催化劑，在提高合成反應(yīng)的選擇性、簡化工藝過程以及化工過程的綠色化方面做出了貢獻(xiàn)。更重要的是由此發(fā)展而來的固相合成方法和固定化酶技術(shù)開創(chuàng)了有機(jī)合成機(jī)械化、自動化、有機(jī)反應(yīng)定向化的新時(shí)代，在分子生物學(xué)研究方面起到了關(guān)鍵性作用。反應(yīng)性功能高分子（試劑和催化劑）第14頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三15常規(guī)的有機(jī)合成：反應(yīng)（相對短）、分離和純化（長）固相有機(jī)合成是將反應(yīng)試劑通過合適的方法固載在（交聯(lián)）聚合物載體上，加上另一反應(yīng)物反應(yīng)后只需簡單的過濾就可除去該反應(yīng)物，再將產(chǎn)物從聚合物載體上解脫下來，分離純化簡單。聚合物載體經(jīng)再生后可以循環(huán)使用。第15頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三16美國洛克菲勒大學(xué)RockefellerUniversity：RobertBruceMerrifield教授提出和研究的固相多肽合成方法克服了經(jīng)典液相合成法中的每一步產(chǎn)物都需純化的困難，為自動化合成肽奠定了基礎(chǔ).梅里菲爾德1962年成功地用固相合成法合成一個二肽。同年他又合成一個四肽。1963年又合成了含有9個氨基酸殘基的緩舒激肽（九肽），只花了8天時(shí)間（合成舒緩激肽化合物用經(jīng)典液相合成法需一年）到了70年代，已成為許多多肽合成實(shí)驗(yàn)室使用的一種基本方法。1965年梅里菲爾德制成了第一臺自動化合成儀。1969年他用這臺儀器高速地合成由124個氨基酸殘基組成的核糖核酸酶A。核糖核酸酶A是世界上首次人工合成的酶。(1984年諾貝爾化學(xué)獎獲得者)第16頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三17反應(yīng)性高分子（ReactivePolymer)這一名詞的推廣則要?dú)w功于美國著名的離子交換樹脂專家FGHelfferich教授，他于1982年創(chuàng)辦了ReactivePolymer學(xué)術(shù)期刊，最初其還有一個副標(biāo)題“ionexchanger,sorbents（離子交換劑、吸附劑）.1985年MBMerrifield教授加盟這一刊物后，使刊物的內(nèi)容擴(kuò)展到固相合成領(lǐng)域，隨著科學(xué)的飛速發(fā)展，ReactivePolymer刊物的內(nèi)容也日益豐富，1994年在意大利威尼斯召開的第六屆POC(PolymersinOrganicChemistry）國際學(xué)術(shù)會議上，許多與會專家提出ReactivePolymer這一名詞已不能完全概括反應(yīng)性高分子學(xué)科的發(fā)展趨勢，因此建議把刊物的名稱改為Reactive&FunctionalPolymers(反應(yīng)性和功能性聚合物）。（已故）中科院院士、南開大學(xué)何炳林教授于1988年曾成為該刊物的編委第17頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三18高分子試劑與高分子催化劑的特點(diǎn)

（1）具有更高的穩(wěn)定性和安全性：高分子骨架的引入對功能基及催化劑分子具有一定的屏蔽作用，可大大提高其穩(wěn)定性；其次高分子化后可大大減小試劑的揮發(fā)性，提高安全性；（2）易回收、再生和重復(fù)使用，可降低成本和減少環(huán)境污染；（3）化學(xué)反應(yīng)的選擇性更高，利用高分子載體的空間立體效應(yīng)，可實(shí)現(xiàn)立體選擇合成及分離；（4）后處理較簡單，在反應(yīng)完成后可方便地借助固-液分離方法將高分子試劑或高分子催化劑與反應(yīng)體系中其他組分相互分離；（5）可使用過量試劑使反應(yīng)完全，同時(shí)不會使后處理變復(fù)雜；第18頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三19（6）可應(yīng)用于組合化學(xué)合成，實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的自動化，特別是在多肽、多核苷酸、多糖等的自動化合成工藝上具有重要意義；（7）一些低分子試劑制成高分子試劑后，其活性和選擇性會提高。不足：反應(yīng)性高分子的制備需多個步驟，成本提高；有機(jī)高分子載體耐熱性較差，高溫反應(yīng)不適合；低分子試劑經(jīng)固載后，由于高分子骨架的位阻會影響反應(yīng)試劑的擴(kuò)散；一些在聚合物上反應(yīng)生成的副產(chǎn)物難于分離除去。第19頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三20第20頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三21

3.2高分子試劑（Polymericreagent)：

高分子試劑，又稱高分子化學(xué)反應(yīng)試劑，是指高分子主鏈或側(cè)鏈上，接有可以進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的功能基團(tuán)的高分子化合物。第21頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三22

3.2.1重要的高分子試劑

高分子試劑根據(jù)其化學(xué)活性有：高分子氧化還原試劑，高分子烷基化試劑，高分子?；噭叻肿欲u代試劑，高分子縮合試劑等。高分子氧化還原試劑

第22頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三23第23頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三24雙鍵保護(hù)酚基第24頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三25第25頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三26高分子氧化劑

高分子還原劑

第26頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三27高分子酰基化試劑第27頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三28高分子?；噭┑膽?yīng)用第28頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三29

高分子鹵化試劑

高分子親核取代試劑

第29頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三30高分子縮合試劑（碳化雙亞胺，likeDCC）第30頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三31第31頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三32

3.3高分子試劑參與的固相有機(jī)合成：常規(guī)的有機(jī)合成：反應(yīng)（相對短）、分離和純化（長）固相有機(jī)合成是將反應(yīng)試劑通過合適的方法固載在（交聯(lián)）聚合物載體上，加上另一反應(yīng)物反應(yīng)后只需簡單的過濾就可除去該反應(yīng)物，再將產(chǎn)物從聚合物載體上解脫下來，分離純化簡單。聚合物載體經(jīng)再生后可以循環(huán)使用。合成舒緩激肽（九肽）化合物需一年，固相有機(jī)合成需8天第32頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三33固相有機(jī)合成的高分子試劑包含：不溶解（交聯(lián)）的聚合物載體和起連接反應(yīng)性小分子和高分子載體并能夠用適當(dāng)化學(xué)方法斷鍵的連接結(jié)構(gòu)。第33頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三34第34頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三35Merrifield固相肽合成原理加縮合劑DCC第35頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三36快速、高效的藥物篩選技術(shù)即高通量篩選(highthroughoutscreening)確立以來，如何在短期內(nèi)、簡便快捷地合成化合物庫已成為藥物研究首要解決的問題。上世紀(jì)90年代初基于固相合成多肽方法發(fā)展起來的組合化學(xué)技術(shù)近年來取得了矚目進(jìn)展，已經(jīng)成為多肽、蛋白質(zhì)、寡聚糖、寡聚核苷酸等天然聚合物合成的常用方法。固相合成具有產(chǎn)物易分離純化、可以使用過量反應(yīng)試劑獲得高產(chǎn)率等優(yōu)點(diǎn)，而組合化學(xué)技術(shù)可以一次性平行合成多種化合物，兩者的結(jié)合表現(xiàn)出了經(jīng)典液相合成無法比擬的優(yōu)越性。第36頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三37目前固相組合化學(xué)的研究重點(diǎn)從模擬天然聚合物合成轉(zhuǎn)向分子多樣性小分子化合物庫合成，并且在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、化學(xué)及功能材料的創(chuàng)制等方面日愈發(fā)揮著重要的作用，成為一種可靠的、高效的重要開發(fā)工具。在固相組合合成技術(shù)中，正確選擇合適的不溶性聚合物載體是合成策略的關(guān)鍵所在。與傳統(tǒng)的液相合成方法比較，固相載體的引入改變了化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的化學(xué)環(huán)境，如果固相載體所提供的反應(yīng)環(huán)境與化學(xué)反應(yīng)要求的環(huán)境不兼容，將嚴(yán)重影響反應(yīng)的收率甚至使反應(yīng)難以進(jìn)行。第37頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三38

固相載體需要滿足的普遍要求是：(1)合成過程中的物理和化學(xué)條件必須是穩(wěn)定的；(2)必須包含反應(yīng)活性位點(diǎn)，以使目標(biāo)化合物連接到載體上；(3)溶劑必須具有足夠的溶脹性，以使試劑能接近活性位點(diǎn)；(4)必須可以用較溫和的反應(yīng)條件使目標(biāo)化合物從固相載體上選擇性卸脫下來。目前，廣泛用作固相載體的不溶性高聚物材料主要有交聯(lián)聚苯乙烯、聚酰胺及TentaGel樹脂,它們一般被制成直徑80～200μm的球狀小顆粒（稱為樹脂珠）。第38頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三39目前，對新型高反應(yīng)性能的固相載體的研究主要集中在解決組合化學(xué)應(yīng)用中普遍存在的反應(yīng)速度低、反應(yīng)收率低、反應(yīng)時(shí)間長等反應(yīng)效率低下的問題，開發(fā)出適用范圍廣、反應(yīng)檢測控制容易的高性能載體材料。近年來，一些新型的固相載體被開發(fā)出來，如超支化的聚酰胺樹脂、聚乙二醇衍生物交聯(lián)劑改性的樹脂和非芳環(huán)體系的樹脂等。第39頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三40StructureofPS-DVBresin

低交聯(lián)度的聚苯乙烯(1%～2%二乙烯苯交聯(lián))最適宜作固相合成載體。此交聯(lián)度的聚苯乙烯樹脂在很多溶劑(如甲苯、二氯甲烷、DMF等)中的溶脹性都很好。第40頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三41ChloromethylationofPS-DVBresin第41頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三42

氯甲基化試劑氯甲醚有致癌作用，且氯甲基化過程難于控制氯含量，是一種潛在的麻煩。改進(jìn)的氯甲基化方法是采用適量的p-氯甲基苯乙烯作為官能團(tuán)衍生單體，用過氧化苯甲酰作為引發(fā)劑，與苯乙烯、二乙烯苯于80℃左右懸浮共聚。第42頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三43ThemagnifiedstructureofMerrifieldresin.第43頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三44Merrifield類樹脂主要是為多肽的固相合成而設(shè)計(jì)的，目標(biāo)多肽需用強(qiáng)酸性條件（如TFA等）處理，使其與樹脂分離。然而，強(qiáng)酸性切割條件容易對目標(biāo)化合物庫造成污染甚至破壞。另外，隨著固相合成技術(shù)從固相多肽合成發(fā)展到具有眾多化學(xué)反應(yīng)類型固相有機(jī)合成，必須要求切割條件是比較溫和的、甚至是中性或堿性的。如Wang樹脂（a）的酯鍵、酰胺鍵等連接基團(tuán)用較低濃度的TFA溶液(1%～10%)即可實(shí)現(xiàn)切割；Rink樹脂(b)對酸更加敏感；而Kaiser肟樹脂(c)則可用胺類化合物作為切割試劑。PS-DVBresinsmodifiedbylinkers第44頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三45用于固相合成的聚酰胺樹脂一般指聚丙烯酰胺樹脂，通常稱為Sheppard樹脂。其制備方法是以N、N-二甲基丙烯酰胺(a)為聚合物的骨架單體，以N、N-雙烯丙酰乙二胺(c)為交聯(lián)劑，并通過N-丙烯?；拾彼峒柞?b)達(dá)到官能團(tuán)化。把以上單體通過自由基聚合的方法交聯(lián)共聚，從而得到Sheppard聚酰胺樹脂(d)；然后經(jīng)乙二胺處理，其酯基部分發(fā)生胺解作用生成氨基作為反應(yīng)活性點(diǎn)。Sheppard樹脂（聚酰胺樹脂）第45頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三46SynthesisofSheppardresin第46頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三47采用相同的方法，以N、N-二甲基丙烯酰胺(見上圖a)為聚合物骨架分子，經(jīng)與不同交聯(lián)劑或官能團(tuán)衍生單體聚合，可得到許多新型聚酰胺樹脂。如Kanda等用N、N′-雙烯丙?；?a)為交聯(lián)劑，用N-甲基丙烯酰基氯氫合丙二胺(b)和帶有Msc保護(hù)基的丙烯酰胺酯衍生物(c)分別作為官能團(tuán)衍生單體，來制備聚酰胺樹脂。以圖中化合物b作為官能團(tuán)衍生單體制備的樹脂在使用時(shí)用堿中和氯化氫即可暴露出反應(yīng)活性位點(diǎn)，而以圖中化合物c作為官能團(tuán)衍生單體制備的樹脂也可用堿來脫除Msc保護(hù)基實(shí)現(xiàn)官能團(tuán)化。Othermonomersforpolyamideresins第47頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三48在固相多肽合成中，盡管PS-DVB樹脂在溶劑中膨脹起來可以容納生長中的多肽，但是由于PS-DVB樹脂的基質(zhì)是憎水性的，而肽鏈與肽鏈之間有形成氫鍵的潛能。多肽為了滿足自身氫鍵的需要，在憎水性的聚苯乙烯上會發(fā)生折疊而不發(fā)生溶劑化效應(yīng)，這樣就嚴(yán)重妨礙了生長中的多肽暴露出其末端，影響了肽鏈的增長，從而降低了多肽合成的速率和收率。凝膠狀聚酰胺樹脂具有與多肽鏈本身更為接近的結(jié)構(gòu)，能夠顯著提高其在非質(zhì)子化溶劑(如DMF、N-甲基吡咯烷酮等)中的溶脹性，可以顯著改善上述缺點(diǎn)。第48頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三49

目前，由聚酰胺樹脂制成的珠狀載體和無定形載體已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，分別適用于間歇式反應(yīng)器和連續(xù)式反應(yīng)器。聚酰胺類樹脂缺乏結(jié)構(gòu)上的剛性，而且在極性較小的溶劑(如二氯甲烷等)中的溶脹性很小，在極性溶劑中卻有一定的溶解性，所以限制了該類樹脂的應(yīng)用。值得一提的是，用更加親脂性的N-烯丙酰基吡咯烷酮代替N、N-二甲基丙烯酰胺作為骨架單體制備的聚酰胺類樹脂在二氯甲烷中的溶脹性得到很好的改善。第49頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三50

TentaGelResinTentaGel樹脂是德國聚合物公司RappPolymerGmbh的一類固相合成樹脂產(chǎn)品的商標(biāo)。TentaGel樹脂是聚乙二醇(PEG)接枝改性的PS-DVB樹脂，其PEG鏈末端包含具有反應(yīng)活性的基團(tuán)，可以作為固相載體的衍生官能團(tuán)。第50頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三51第51頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三52由于PS-DVB樹脂在極性溶劑中的溶脹性不好，限制了其在固相有機(jī)合成中的應(yīng)用范圍。基于PEG有較寬的溶解度分布，通過引入PEG鏈接枝改性后得到的TentaGel樹脂在大多數(shù)溶劑（如二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯、乙腈、DMF、甲醇、水等）中的溶脹性都很好。在PS-DVB樹脂上接枝PEG鏈可以起到以下三方面的作用：(1)改善PS-DVB樹脂在極性溶劑中的溶脹性；(2)作為隔離單元，使一系列的固相合成反應(yīng)遠(yuǎn)離聚苯乙烯骨架，減小固相載體對化學(xué)反應(yīng)的影響；(3)改變聚苯乙烯骨架復(fù)雜的電子效應(yīng)，從而改變切割步驟的反應(yīng)條件。第52頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三53

TentaGel樹脂提供的化學(xué)合成環(huán)境與通常有機(jī)合成中使用的醚類、四氫呋喃等溶劑非常相似，而其親水特性則有利于在水溶液環(huán)境中釋放產(chǎn)物或直接在固相載體上進(jìn)行篩選，因而可以廣泛應(yīng)用于多種化合物庫的合成。。Quarrell等用TentaGel樹脂合成了胰蛋白酶，Gennari等用TentaGel-OH樹脂和TentaGel-NH3樹脂分別合成了手性的插烯磺酰胺肽類化合物庫。第53頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三54

雖然TentaGel樹脂作為固相載體具有諸多優(yōu)點(diǎn)，但研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)物很容易受到PEG碎片的污染。為此，人們尋求結(jié)構(gòu)更具穩(wěn)定剛性的接枝PEG鏈的聚苯乙烯樹脂，如ArgoGel樹脂(見圖a)和NovaGel樹脂(見圖b)。

ArgoGel樹脂的PEG鏈通過穩(wěn)定的叔碳原子與聚苯乙烯鏈連接，而NovaGel樹脂PEG接枝率較低。ArgoGelresinsandNovaGelresins第54頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三55最近，Kurth、Sutherland等分別用不同的PEG衍生物作為交聯(lián)劑代替DVB與苯乙烯共聚，制備了一類新型樹脂，它們具有與TentaGel類樹脂一樣優(yōu)越的溶脹性，且克服了TentaGel樹脂上載率低和容易造成化合物庫污染的缺點(diǎn)，并已成功用于固相肽合成和小分子化合物的合成。Sutherland交聯(lián)劑(見圖b)以反應(yīng)活性更低的酚醚結(jié)構(gòu)代替Kurth交聯(lián)劑(見圖a)中反應(yīng)活性較高的芐基醚結(jié)構(gòu)，因而Sutherliand樹脂的應(yīng)用范圍更加廣泛。

a

Kurth交聯(lián)劑

b

Sutherland交聯(lián)劑PEGderivativecrosslinkers.第55頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三56

PS骨架對連在載體上的化合物直接進(jìn)行“魔角旋轉(zhuǎn)”核磁共振檢測時(shí)存在干擾，而且芳環(huán)體系聚合物容易發(fā)生親電取代副反應(yīng)，如Friedel-Crafts?；磻?yīng)等。

Meldal研究小組開發(fā)了非芳環(huán)體系的PEOPPO樹脂和SPOCC(superpermeableorganiccombinatorialchemistry)樹脂。這類樹脂不論在極性溶劑還是非極性溶劑中都有優(yōu)越的溶脹性，特別適合于固相酶合成(solid-phaseenzymaticsynthesis)。非芳環(huán)體系樹脂第56頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三57第57頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三58SynthesesofPOEPOPresinandSPOCCresin第58頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三59第59頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三60第60頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三61第61頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三62高分子保護(hù)基團(tuán)

（P209-210）PEG單端基功能化

第62頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三63第63頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三64

3.4高分子催化劑（PolymericCatalyst)：高分子催化劑是指含有催化活性基團(tuán)對化學(xué)反應(yīng)具有催化作用的高分子化合物，包括天然和合成有機(jī)高分子。高分子催化劑大體分為兩類：一是不含有金屬的高分子聚合物如離子交換樹脂、高分子相轉(zhuǎn)移催化劑和固定化酶，二是含有金屬活性物種的高分子金屬（絡(luò)合物）配合物。第64頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三65

3.4.1高分子酸堿催化劑（聚電解質(zhì)催化劑，離子交換樹脂）

離子交換樹脂本身的酸、堿特性，在一些用酸堿催化的化學(xué)反應(yīng)中可以得到很好的使用，如縮合反應(yīng)(Knoevenagel反應(yīng)、酯化、縮醛化、羥醛縮臺反應(yīng)等)、加成反應(yīng)(Michael加成、氰醇合成、硝基醇的合成、烯烴參與的烷基化反應(yīng)、環(huán)氧化合物的加成反應(yīng))、脫水反應(yīng)、水解反應(yīng)、消除反應(yīng)、分子重排反應(yīng)及某些高分子合成反應(yīng)。容易實(shí)現(xiàn)將催化劑與產(chǎn)物簡單分離、催化劑反復(fù)使用的目的。第65頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三66

高分子負(fù)載Lewis酸和超強(qiáng)酸

離子交換樹脂酸催化劑離子交換樹脂堿催化劑第66頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三67

可以將離子交換樹脂催化劑固定在反應(yīng)柱或者反應(yīng)床上，反應(yīng)物和溶劑作為流體通過反應(yīng)柱或者反應(yīng)床，產(chǎn)物隨流出物與催化劑分離。這種反應(yīng)裝置可以連續(xù)進(jìn)行反應(yīng)，提高產(chǎn)量，對設(shè)備無腐蝕，降低成本，簡化工藝。例如在強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂催化下，通過酯化反應(yīng)已成功地制備了二甘醇與月桂酸、油酸、硬脂酸的單酯化合物。第67頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三68第68頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三693.4.2高分子相轉(zhuǎn)移催化劑

兩反應(yīng)物極性差別很大，必須分別溶解在兩種溶劑中，若該兩種溶劑不互溶，反應(yīng)只能發(fā)生在兩相的界面上（或固液界面），因而反應(yīng)速率一般很低。提高攪拌速度的作用也有限。加入共溶劑（如DMSO,DMF)或者相轉(zhuǎn)移催化劑可以提高反應(yīng)速率。相轉(zhuǎn)移催化劑（PhaseTranferCatalyst,PTC)一般是指在反應(yīng)中能與陰離子形成離子對，或者與陽離子形成配合物，從而增加這些離子型化合物在有機(jī)相中的溶解度的物質(zhì)，主要包括親脂性有機(jī)離子化合物（季銨鹽和磷鎓鹽）和非離子型冠醚類化合物第69頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三70加入共溶劑（如DMSO,DMF)或者小分子相轉(zhuǎn)移催化劑可以提高反應(yīng)速率，但分離除去共溶劑或者小分子相轉(zhuǎn)移催化劑（共溶劑或者小分子相轉(zhuǎn)移催化劑往往毒性很大，價(jià)格貴）很難。若把相轉(zhuǎn)移催化劑接到交聯(lián)的高分子上，分離就方便得多，只要過濾就行，并可重復(fù)使用，也減少環(huán)境污染。第70頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三71親脂性有機(jī)離子化合物（季銨鹽）高分子相轉(zhuǎn)移催化劑

非離子型含冠醚類高分子相轉(zhuǎn)移催化劑

第71頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三72n-C4H9Br+NaO-C6H5PEGn-C4H9-o-C6H9

該反應(yīng)在苯、水兩相中進(jìn)行，用PEG作相轉(zhuǎn)移催化劑，反應(yīng)速率提高11倍，且PEG分子量增大，反應(yīng)速率加快。第72頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三733.4.3高分子固定化酶

生物體內(nèi)的化學(xué)過程，幾乎全是酶催化完成的，怎么模仿？”固化酶“（immobilizedenzyme)的成功為制造所謂“生物反應(yīng)器"（bioreactor）打下了基礎(chǔ)。第73頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三74酶的固化也采用了一些高分子功能化的方法，也屬于功能高分子，叫高分子固定化酶

第74頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三75第75頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三76酶的固定方法及其活性（降低）：物理固化法和化學(xué)鍵合法1.物理吸附（易脫）、包埋和微膠囊法（大的底物分子擴(kuò)散困難）2.化學(xué)鍵合法:酶上可被利用的基團(tuán)有-NH2,-OH,-SH,咪唑基和苯基第76頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三77第77頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三78固定化酶的應(yīng)用：用于青霉素合成第78頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三79Enzymaticpolymerization(enzyme-catalyzedpolymerization，酶促聚合，forpolyesters,polycarbonates,polyphosphateandtheircopolymers,alsoforenzymaticring-openingpolymerizationofcyclicphosphate)第79頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三80Catalyst:Sn(Oct)2;固定化酶Immobilizedporcinepancreaslipase(IPPL)JPolymSciAPolymChem2002,40,70第80頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三81酶表現(xiàn)出與Sn(Oct)2相當(dāng)?shù)木酆匣钚?，并且可以多次回收使用。?cè)鏈雙鍵可以實(shí)現(xiàn)完全的環(huán)氧化，從而為進(jìn)一步引入不同側(cè)鏈分子提供可能。Polymer2008,49,1185ChinChemLett2006,17,137;1385側(cè)鏈含有碳碳雙鍵的脂肪族聚碳酸酯第81頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三82含有活性金屬的高分子催化劑可分為負(fù)載及鍵合兩種類型。負(fù)載型是以有機(jī)或無機(jī)高分子材料為催化劑載體，將活性金屬負(fù)載于載體的表面。鍵合型則是對于使用有機(jī)高分子材料作為催化劑配體而言，通常采用活性金屬與配體所含授體原子配位的方法得到高分子配合物催化劑。為數(shù)眾多的含有N、P、s、o等配體原子的高分子化合物都可以用作這類催化劉的配體，具有n電子碳原子的化合物也是配體的選擇對象。通過離子交換方法得到的高分子催化劑亦屬于這一類型。這類催化劑在加氫、氧化、羰基化、分解、齊聚及聚合等反應(yīng)中的使用研究比較活躍。3.4.4高分子金屬絡(luò)合物催化劑

第82頁，講稿共93頁，2023年5月2日，星期三83金屬絡(luò)合物催化劑經(jīng)過高分子化后溶解度會大大降低，變成多相催化劑。目前使用高分子金屬絡(luò)合物催化劑越來越