中美专家使催化剂活性提高两个数量级 新一代点击化学研究获突破

时间:2017-7-18 19:32  | 来自: 解放日报

  一个点击化学反应,催化剂的活性从以前的百分之一提高了两个数量级,只需万分之五即可重复实现。中科院上海有机化学所近日宣布,该所有机氟化学重点实验室的董佳家,与美国斯克利普斯研究所的夏普莱斯(诺贝尔化学奖获得者)和吴鹏合作,在六价硫氟交换反应(SuFEx)研究方面获得新突破。他们发现了一类更加高效的催化剂,用来合成聚硫酸酯或聚磺酸酯类高分子材料。相关研究成果发表于《自然—化学》杂志。
  
  诺奖得主在沪建独立实验室
  
  2001年,凭借在手性催化氧化反应方面的贡献,夏普莱斯与另外两位科学家共享了当年的诺贝尔化学奖。令人吃惊的是,在颁奖典礼上,他却大讲特讲点击化学,一个于他全新的化学领域。2013年,他获得了被誉为“诺贝尔奖风向标”的汤森路透引文桂冠奖,并被该专业机构预测有望再次问鼎诺贝尔化学奖。去年5月,夏普莱斯签约上海有机化学所,他在这里建立了独立的点击化学实验室。此前,他只在世界知名的美国斯克利普斯研究所有自己的实验室。
  
  自从夏普莱斯2014年首次提出并成功实现SuFEx交换反应以来,该类反应已在有机合成化学、材料化学、化学生物学特别是蛋白质分子选择性标记和修饰等方面展示了很好的应用前景,被称为新一代点击化学。夏普莱斯2001年发表的点击化学开山之作,已成为《德国应用化学》创刊以来也是整个有机化学领域引用最多的文章之一,达1万多次,超过了为他赢得诺奖的论文3倍之多。
  
  为工业放大和应用奠定基础
  
  在此次最新研究中,科研人员发现,新的阴离子盐催化剂相比早期发现的超强碱类催化剂活性有数量级提升,仅仅使用万分之五的催化剂即可实现高效催化SuFEx反应,而且反应体系条件温和,拓展了反应物的适应范围,能让材料化学家更方便地得到聚硫酸酯和聚磺酸酯类聚合物,对这些新聚合物性能的探索也得以更充分开展。
  
  董佳家介绍,我们平时熟悉的聚碳酸酯是通过二氧化碳把双酚a连接起来的,全世界一年的产量大约500万吨,可应用于防弹玻璃、飞机舷窗和防爆眼镜等。但化学性质不稳定,一旦被热水溶解,有害的双酚a就出来了。聚硫酸酯是通过二氧化硫把双酚a连接起来,既不怕酸也不怕碱。其特殊的韧性和抗冲击性使得这类新型热塑性材料可能应用于汽车制造、航空航天、电子设备等领域。以往,由于合成和工艺限制,无法大量获得此类聚合物,因此,聚硫酸酯和聚磺酸酯类材料未能实现规模化生产和商业应用。现在,这一新催化体系的发现为通过SuFEx反应实现聚硫酸酯、聚磺酸酯类高分子材料的工业放大乃至未来的应用奠定了基础。
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