高分子 – 新利18网址 //www.gsbet888.com Thu, 26 Jan 2023 10:08:47 +0000 en-US hourly 1 https://wordpress.org/?v=6.5.5 134510799 第167回-“开发以灵活运用生物基质为目标的聚合法”John Spevacek博士 //www.gsbet888.com/interview/chinese/2023/01/%e7%ac%ac167%e5%9b%9e-%e5%bc%80%e5%8f%91%e4%bb%a5%e7%81%b5%e6%b4%bb%e8%bf%90%e7%94%a8%e7%94%9f%e7%89%a9%e5%9f%ba%e8%b4%a8%e4%b8%ba%e7%9b%ae%e6%a0%87%e7%9a%84%e8%81%9a%e5%90%88%e6%b3%95.html //www.gsbet888.com/interview/chinese/2023/01/%e7%ac%ac167%e5%9b%9e-%e5%bc%80%e5%8f%91%e4%bb%a5%e7%81%b5%e6%b4%bb%e8%bf%90%e7%94%a8%e7%94%9f%e7%89%a9%e5%9f%ba%e8%b4%a8%e4%b8%ba%e7%9b%ae%e6%a0%87%e7%9a%84%e8%81%9a%e5%90%88%e6%b3%95.html#respond CS editor Sun, 29 Jan 2023 00:00:35 +0000 海外化学家 美国 高分子 //www.gsbet888.com/?p=44428 译自Chem-Station网站日本版 原文链接：第167回―「バイオ原料の活用を目指した重合法の開発」John Spevacek博士 翻译：炸鸡 第167回海外化学家采访的是Wake Technical Community College的John Spevacek博士，他主攻紫外光下的硫醇-烯聚合反应。下面是这次的采访。 Q.请问您为什么会选择成为一名化学家呢？ 在我上小学的时候，我曾经期待着长大后成为一名每天炸毁实验室，做各种邪恶的事情的疯狂的科学家。 现在，我的梦想有些缩水，我只成了一名化学家，没有成为一名疯狂的化学家（我只发生过几次非常小的火灾，但我还没有炸毁任何东西）。 Q.如果您不当化学家的话，您会选择从事哪个行业呢？为什么？ 专业的自行车运动员。我不是环法自行车赛车手，而是像巴黎-鲁贝（Paris-Roubaix）或Flèche Wallonne一样的单日赛车手。每当我骑自行车的时候，我就觉得自己很年轻。 Q.您现在进行的是什么研究呢？您具体想怎么做呢？ 我们正在寻求将更多非石油衍生的化学品和材料纳入我们的原料来源。石油化工产品枯竭的那一天将比公众的悲观预测的要晚得多，但它们将变得越来越昂贵。这将使替代品更具有经济价值。如果没有经济上的价值，就不会进行大规模的生产。我们还期待使用新的材料，如微生物和藻类，这将使我们能够获得从石油资源中难以生产且昂贵的单体。 Q.如果您有机会与一个历史人物共进晚餐，您会选谁，为什么呢？ 本杰明-富兰克林是一个很好的人选，因为他参与了许多领域，包括科学、政府和外交。还有化学家埃米尔-费舍尔，我可以责怪他，因为他把糖的立体化学弄对了，但也把电子流的方向弄错了。 Q.您最后一次亲手做实验是在什么时候呢？具体做了什么呢？ 公司没有雇佣很多技术人员，所以我总是呆在实验室里。我从来没有抱怨过这一点。呆在实验室里让我感到年轻。为了改变最终聚合物的特性，我不断尝试单体和光引发剂的不同组合。最近的一个组合是将生物基材料作为化学原料，而不仅仅是作为填料或加固剂。挑战在于这些材料并不纯净，而且有多个反应位点。 对这些不纯洁的材料而言，寻找合适的反应条件比标签瓶中的化学品要困难得多。 Q.如果您被滞留在一个满是沙漠的孤岛上，只能选一个的话您会带什么书和音乐? 书籍是很难选择的。我想重读的书很少，而且我不想带没有读过的书。莎士比亚的戏剧集是一个保险的选择，而《暴风雨》可能是最合适的。 专辑更容易选择。我会选择Jean-Yves Thibaudet录制的拉赫玛尼诺夫的第二钢琴协奏曲，在我妻子向我介绍前，我从来没有听说过这种古典音乐。 Q.您最想看哪位化学家的采访？ 弗吉尼亚大学的罗伯特-布莱恩特教授。 1980-1981年期间，他在明尼苏达大学教大一化学。我很想看看他能给出什么回答，因为在他的支持下，我的人生很精彩并有了一个愉快的职业生涯。 本文版权属于 Chem-Station化学空间， 欢迎点击按钮分享，未经许可，谢绝转载

译自Chem-Station网站日本版 原文链接：第167回―「バイオ原料の活用を目指した重合法の開発」John Spevacek博士

翻译：炸鸡

第167回海外化学家采访的是Wake Technical Community College的John Spevacek博士，他主攻紫外光下的硫醇-烯聚合反应。下面是这次的采访。

Q.请问您为什么会选择成为一名化学家呢？

在我上小学的时候，我曾经期待着长大后成为一名每天炸毁实验室，做各种邪恶的事情的疯狂的科学家。 现在，我的梦想有些缩水，我只成了一名化学家，没有成为一名疯狂的化学家（我只发生过几次非常小的火灾，但我还没有炸毁任何东西）。

Q.如果您不当化学家的话，您会选择从事哪个行业呢？为什么？

专业的自行车运动员。我不是环法自行车赛车手，而是像巴黎-鲁贝（Paris-Roubaix）或Flèche Wallonne一样的单日赛车手。每当我骑自行车的时候，我就觉得自己很年轻。

Q.您现在进行的是什么研究呢？您具体想怎么做呢？

我们正在寻求将更多非石油衍生的化学品和材料纳入我们的原料来源。石油化工产品枯竭的那一天将比公众的悲观预测的要晚得多，但它们将变得越来越昂贵。这将使替代品更具有经济价值。如果没有经济上的价值，就不会进行大规模的生产。我们还期待使用新的材料，如微生物和藻类，这将使我们能够获得从石油资源中难以生产且昂贵的单体。

Q.如果您有机会与一个历史人物共进晚餐，您会选谁，为什么呢？

本杰明-富兰克林是一个很好的人选，因为他参与了许多领域，包括科学、政府和外交。还有化学家埃米尔-费舍尔，我可以责怪他，因为他把糖的立体化学弄对了，但也把电子流的方向弄错了。

Q.您最后一次亲手做实验是在什么时候呢？具体做了什么呢？

公司没有雇佣很多技术人员，所以我总是呆在实验室里。我从来没有抱怨过这一点。呆在实验室里让我感到年轻。为了改变最终聚合物的特性，我不断尝试单体和光引发剂的不同组合。最近的一个组合是将生物基材料作为化学原料，而不仅仅是作为填料或加固剂。挑战在于这些材料并不纯净，而且有多个反应位点。 对这些不纯洁的材料而言，寻找合适的反应条件比标签瓶中的化学品要困难得多。

Q.如果您被滞留在一个满是沙漠的孤岛上，只能选一个的话您会带什么书和音乐?

书籍是很难选择的。我想重读的书很少，而且我不想带没有读过的书。莎士比亚的戏剧集是一个保险的选择，而《暴风雨》可能是最合适的。

专辑更容易选择。我会选择Jean-Yves Thibaudet录制的拉赫玛尼诺夫的第二钢琴协奏曲，在我妻子向我介绍前，我从来没有听说过这种古典音乐。

Q.您最想看哪位化学家的采访？

弗吉尼亚大学的罗伯特-布莱恩特教授。 1980-1981年期间，他在明尼苏达大学教大一化学。我很想看看他能给出什么回答，因为在他的支持下，我的人生很精彩并有了一个愉快的职业生涯。

本文版权属于 Chem-Station化学空间， 欢迎点击按钮分享，未经许可，谢绝转载

 //www.gsbet888.com/interview/chinese/2023/01/%e7%ac%ac167%e5%9b%9e-%e5%bc%80%e5%8f%91%e4%bb%a5%e7%81%b5%e6%b4%bb%e8%bf%90%e7%94%a8%e7%94%9f%e7%89%a9%e5%9f%ba%e8%b4%a8%e4%b8%ba%e7%9b%ae%e6%a0%87%e7%9a%84%e8%81%9a%e5%90%88%e6%b3%95.html/feed 0 44428 那些让我心动的高分子 //www.gsbet888.com/molecule/2022/09/%e9%82%a3%e4%ba%9b%e8%ae%a9%e6%88%91%e5%bf%83%e5%8a%a8%e7%9a%84%e9%ab%98%e5%88%86%e5%ad%90.html //www.gsbet888.com/molecule/2022/09/%e9%82%a3%e4%ba%9b%e8%ae%a9%e6%88%91%e5%bf%83%e5%8a%a8%e7%9a%84%e9%ab%98%e5%88%86%e5%ad%90.html#respond CS editor Wed, 14 Sep 2022 00:00:42 +0000 生活中的分子 聚合物 高分子 //www.gsbet888.com/?p=42929 译自Chem-Station网站日本版 原文链接：嗚呼、美しい高分子の世界 翻译：炸鸡 不久前，我成功合成出一个分子结构十分漂亮的高分子，正在实验室里洋洋得意时，一旁的好朋友的话引发了我的一些思考。 “分子漂亮归漂亮，物理性质你知道多少吗？” “没有什么突出的物理性质，合出来有什么意义呀” 哎。。。。我很难否定。不仅仅高分子合成，只要从事化学合成的同僚们看到我好朋友这样的评论也很难不心有戚戚焉。一些看起来华美有趣的合成工作却不能与材料学和生物学的应用相结合。从事高分子的同僚们可能会考虑应用问题多一些，毕 竟高分子是起家自工业。研究者的要务是为社会做贡献，空有合成复杂美丽的化合物的研究是没有被评价的价值的。 但是！我却认为分子之美和合成出美丽分子也很重要。美丽的化合物往往能显现出合成时未曾预料的奇妙的应用特性。 基于上述的想法，我写了这篇文章。本篇文章聚焦于‘分子结构之美’，介绍那些令我动心的高分子。在众多候选高分子中，我精挑细选出了七个。如果你们感兴趣请继续读下去吧! (一些没有明确名字的化合物，我擅自取了名字，请见谅)。 1.可爱的平面世界——纳米小人聚合物 图1. 纳米小人聚合物(实际上有三种不同的牵手方式，图片上只展示了一种) 这个分子的合成纯粹是出于要创造出美丽的分子。很多读者都知道“纳米小人分子”吧，“纳米小人”是James Tour教授合成的没有什么用但是外表非常可爱的分子。Tour教授也成功合成出了纳米小人聚合物。 纳米小人聚合物是由下图的“纳米小孩”（NanoKid）和“纳米大人”（NanoAthlete）手牵手连接起来的。 图2. 纳米小孩NanoKid（左）和纳米大人NanoAthlete（右） 看到这两个分子，我肯定不是唯一一个脑袋里浮现出那幅孩子们手拉手绕地球一周的画的人吧？ 2.优雅的三维世界——Poly(triphenylmethyl methacrylate) 图3. Poly(triphenylmethyl methacrylate) 在上一节所讲的纳米小人聚合物的美源自它的平面分子构造式，但聚合物的美丽不仅仅来源于平面分子构造！分子的立体形状也展现出了艺术之美。比如我们熟悉的DNA的双螺旋构造和蛋白质的α螺旋。看似简单确复杂的螺旋结构体现出的是一种生命的优雅。 合成出具有美丽立体结构的高分子——Poly(triphenylmethyl methacrylate)的是日本名古屋大学特聘教授冈本佳男。别看这个分子结构平平无奇，由于三个苯基的阻碍效果，导致整个高分子链呈现出惊人的螺旋样。现在也涌现出了例如聚苯乙炔和聚喹啉这样的合成螺旋高分子，感兴趣的读者可以自行搜索一览螺旋高分子的美。 3.惊艳的共轭聚合物世界——碳硼烷聚合物 图4. 碳硼烷聚合物 共轭分子的艺术性会更浓厚一点吧。我身边很多理科专业的同学都感慨过苯环分子是多么美丽啊 共轭系统是贯穿整个高分子链的，共轭聚合物广泛应用于电子材料和发光材料，是高分子家族的一个大分支。在共轭聚合物分支中我认为最美的是京都大学中条善树教授合成出的含有碳硼烷的聚合物。主链中含有硼簇和碳硼烷，因为其超强的芳香性，即使主链发生弯曲聚合物的共轭体系也不会被破坏。这就能解释为什么碳硼烷能形成聚合物。 而且碳硼烷高分子还有聚集诱导发光AIE(Aggregation Induced Emission)的特性，即在固体状态下也能够发光。不论是宏观视角还是微观视角，都是很美丽的分子。 4.精搭细建的小天地——海葵毒素 图5. 岩沙海葵毒素 这明明不是聚合物啊！看到这里的读者们请稍安勿躁，岩沙海葵毒素是一种分子量高达2680.17的巨型分子。（它没有重复单元所以不算严格符合IUPAC规定的高分子的标准）所以，岩沙海葵毒素是纯纯靠庞大的体积被我选中！ 岩沙海葵毒素是最大的无重复单元的天然分子之一，于1994年由哈佛大学的名誉教授岸义人实现了全合成。合成具有多达64个手性中心的精密化合物现今靠高分子合成还无法达到，还要依靠有机合成。 高分子的精密合成（控制分子量/控制单体序列/控制立体规整性）已然是高分子学界一门独有的学问。或许在数十年后，高分子合成技术可以发达到用连锁高分子反应就能合成这么复杂的化合物。 5.震撼的有机杂交高分子——聚梯形烷 图6. 梯形烷 由多个环丁烷连续串联而成的梯形烷因其有趣的构造和极高的合成难度屡次在化学空间网站上被提及。光合成一个单元就已经困难重重了，当这样一个高分子摆在你面前，你怎么能不为之疯狂呢！由一个个美丽的单元构成了一个美丽的高分子。相信很多读者都在《Science》封面上一睹过它的风采吧。 这个高分子的合成是由斯坦福大学的Noah Burns助教和Yan Xia助教通力合作的。当我看到这篇合成论文的时候我都震惊了心想这工作也太难了，但一看作者分别是低分子合成和高分子合成领域的新星，心里对这么复杂的分子能被合成出来也就不足为奇了。 图7. 聚梯形烷的开裂。超声振动的时间越长，聚乙炔片段越多。（来自：[3]） 此外，超声波振动会裂解聚合物的中心部分，将其转化为含有聚乙炔的三嵌体聚合物（含有聚乙炔单元的共聚物通常难以合成）。 一个美丽的高分子就这样被拆解了…… 超声波裂解聚梯形烷揭示了拥有精妙单体设计的高分子的独一无二的特征。读到这里有没有读者动起了从事合成单体的工作的念头呢？ 6.炫酷的超分子高分子世界——ABC循环排列的高分子 图8. ABC循环排列的高分子 名字里有“超分子”这三个字就听起来非常酷。图8展示的高分子是由Biscalix[5]arene-C60
、Bisporphyrin-TNF 、Hamilton’s hydrogen-bonding三种超分子键将序列规律的单体连接而成的三元共聚物。该高分子是由广岛大学的灰野教授合成出来的。它不光名字听起来厉害，构造也很厉害，如果你要问为什么合成这个高分子，说实话我不知道，这个高分子是单纯靠它高颜值的结构和有趣的合成过程抓住了我的心。 聚合基本是瞬间发生的，所以精密控制单体的排列顺序非常困难。在合成这个超分子高分子时，利用三种不同的超分子键来巧妙决定了单体的排列顺序，这个做法虽然简单却干净利落。现今超分子高分子已经是高分子化学的一大分支。今后，随着精确搭建高分子的立体构造的需求越来越频繁，超分子知识有望能在高分子精密合成中做出更重要的贡献。 7.气场两米的高分子拓扑世界——聚合[n]索烃 图9. 聚合[n]索烃（出自[5]） 我最爱的就是这个高分子了——索烃排列而成的聚合[n]索烃！拥有2种环状分子呈锁链状的排列，这个高分子的构造无不透露出一股压轴出场的大明星才有的气势。该高分子被芝加哥大学的Stuart J. Rowan教授合成出来。聚合[n]索烃呈现出没有架桥的线形结构，最大聚合度为27，虽然这个数字看上去很小，但要知道一个小圈样的分子的重均分子量足足有1500〜1700。 高分子拓扑化学领域，即把聚合物看作是可以做成各种形状（今天介绍的这个是链状）的单一细绳，近年来发展势头十分猛烈。 在高分子拓扑化学下的高分子宛如手中翻的花绳，将来会不会相继出现扫帚形状乃至铁塔形状的高分子呢？想到这里我就兴奋不已。 结束语 以上就是今天介绍的7位高颜值的高分子。大家看完后有没有和我一样感到惊奇和开心呢？读者最喜欢哪一个高分子呢？请在评论区告诉我。今天只选出了7个高分子介绍，其实还有很多很多高颜值的高分子。高分子合成是个新兴学科，尚没有许多条条框框的限制。这些美丽的高分子不会是高分子合成的巅峰，只是开始，未来还会有更多精密结构的高分子被创造出来。读者如果知道还有哪些高颜值的高分子请在下方评论区告诉我。 参考文献 Tour, J. M.; Chanteau, S. H.  Org. Chem. 2003, 68, 8750-8766. DOI:10.1021/jo0349227 Chujo, Y.; Kokado, K. 2009, 42, 1418-1420. DOI:10.1021/ma8027358 Chen, Z.; Mercer, J. A. M.; Zhu, X.; Romaniuk, J. A. H.; Pfattner, R.; Cegelski, L.; Martinez, T. D.; Burns, […]

译自Chem-Station网站日本版 原文链接：嗚呼、美しい高分子の世界

翻译：炸鸡

不久前，我成功合成出一个分子结构十分漂亮的高分子，正在实验室里洋洋得意时，一旁的好朋友的话引发了我的一些思考。

“分子漂亮归漂亮，物理性质你知道多少吗？”

“没有什么突出的物理性质，合出来有什么意义呀”

哎。。。。我很难否定。不仅仅高分子合成，只要从事化学合成的同僚们看到我好朋友这样的评论也很难不心有戚戚焉。一些看起来华美有趣的合成工作却不能与材料学和生物学的应用相结合。从事高分子的同僚们可能会考虑应用问题多一些，毕

竟高分子是起家自工业。研究者的要务是为社会做贡献，空有合成复杂美丽的化合物的研究是没有被评价的价值的。

但是！我却认为分子之美和合成出美丽分子也很重要。美丽的化合物往往能显现出合成时未曾预料的奇妙的应用特性。

基于上述的想法，我写了这篇文章。本篇文章聚焦于‘分子结构之美’，介绍那些令我动心的高分子。在众多候选高分子中，我精挑细选出了七个。如果你们感兴趣请继续读下去吧! (一些没有明确名字的化合物，我擅自取了名字，请见谅)。

1.可爱的平面世界——纳米小人聚合物

图1. 纳米小人聚合物(实际上有三种不同的牵手方式，图片上只展示了一种)

这个分子的合成纯粹是出于要创造出美丽的分子。很多读者都知道“纳米小人分子”吧，“纳米小人”是James Tour教授合成的没有什么用但是外表非常可爱的分子。Tour教授也成功合成出了纳米小人聚合物。

纳米小人聚合物是由下图的“纳米小孩”（NanoKid）和“纳米大人”（NanoAthlete）手牵手连接起来的。

图2. 纳米小孩NanoKid（左）和纳米大人NanoAthlete（右）

看到这两个分子，我肯定不是唯一一个脑袋里浮现出那幅孩子们手拉手绕地球一周的画的人吧？

2.优雅的三维世界——Poly(triphenylmethyl methacrylate)

图3. Poly(triphenylmethyl methacrylate)

在上一节所讲的纳米小人聚合物的美源自它的平面分子构造式，但聚合物的美丽不仅仅来源于平面分子构造！分子的立体形状也展现出了艺术之美。比如我们熟悉的DNA的双螺旋构造和蛋白质的α螺旋。看似简单确复杂的螺旋结构体现出的是一种生命的优雅。

合成出具有美丽立体结构的高分子——Poly(triphenylmethyl methacrylate)的是日本名古屋大学特聘教授冈本佳男。别看这个分子结构平平无奇，由于三个苯基的阻碍效果，导致整个高分子链呈现出惊人的螺旋样。现在也涌现出了例如聚苯乙炔和聚喹啉这样的合成螺旋高分子，感兴趣的读者可以自行搜索一览螺旋高分子的美。

3.惊艳的共轭聚合物世界——碳硼烷聚合物

图4. 碳硼烷聚合物

共轭分子的艺术性会更浓厚一点吧。我身边很多理科专业的同学都感慨过苯环分子是多么美丽啊

共轭系统是贯穿整个高分子链的，共轭聚合物广泛应用于电子材料和发光材料，是高分子家族的一个大分支。在共轭聚合物分支中我认为最美的是京都大学中条善树教授合成出的含有碳硼烷的聚合物。主链中含有硼簇和碳硼烷，因为其超强的芳香性，即使主链发生弯曲聚合物的共轭体系也不会被破坏。这就能解释为什么碳硼烷能形成聚合物。

而且碳硼烷高分子还有聚集诱导发光AIE(Aggregation Induced Emission)的特性，即在固体状态下也能够发光。不论是宏观视角还是微观视角，都是很美丽的分子。

4.精搭细建的小天地——海葵毒素

图5. 岩沙海葵毒素

这明明不是聚合物啊！看到这里的读者们请稍安勿躁，岩沙海葵毒素是一种分子量高达2680.17的巨型分子。（它没有重复单元所以不算严格符合IUPAC规定的高分子的标准）所以，岩沙海葵毒素是纯纯靠庞大的体积被我选中！

岩沙海葵毒素是最大的无重复单元的天然分子之一，于1994年由哈佛大学的名誉教授岸义人实现了全合成。合成具有多达64个手性中心的精密化合物现今靠高分子合成还无法达到，还要依靠有机合成。

高分子的精密合成（控制分子量/控制单体序列/控制立体规整性）已然是高分子学界一门独有的学问。或许在数十年后，高分子合成技术可以发达到用连锁高分子反应就能合成这么复杂的化合物。

5.震撼的有机杂交高分子——聚梯形烷

图6. 梯形烷

由多个环丁烷连续串联而成的梯形烷因其有趣的构造和极高的合成难度屡次在化学空间网站上被提及。光合成一个单元就已经困难重重了，当这样一个高分子摆在你面前，你怎么能不为之疯狂呢！由一个个美丽的单元构成了一个美丽的高分子。相信很多读者都在《Science》封面上一睹过它的风采吧。

这个高分子的合成是由斯坦福大学的Noah Burns助教和Yan Xia助教通力合作的。当我看到这篇合成论文的时候我都震惊了心想这工作也太难了，但一看作者分别是低分子合成和高分子合成领域的新星，心里对这么复杂的分子能被合成出来也就不足为奇了。

图7. 聚梯形烷的开裂。超声振动的时间越长，聚乙炔片段越多。（来自：[3]）

此外，超声波振动会裂解聚合物的中心部分，将其转化为含有聚乙炔的三嵌体聚合物（含有聚乙炔单元的共聚物通常难以合成）。 一个美丽的高分子就这样被拆解了……

超声波裂解聚梯形烷揭示了拥有精妙单体设计的高分子的独一无二的特征。读到这里有没有读者动起了从事合成单体的工作的念头呢？

6.炫酷的超分子高分子世界——ABC循环排列的高分子

图8. ABC循环排列的高分子

名字里有“超分子”这三个字就听起来非常酷。图8展示的高分子是由Biscalix[5]arene-C60
、Bisporphyrin-TNF 、Hamilton’s hydrogen-bonding三种超分子键将序列规律的单体连接而成的三元共聚物。该高分子是由广岛大学的灰野教授合成出来的。它不光名字听起来厉害，构造也很厉害，如果你要问为什么合成这个高分子，说实话我不知道，这个高分子是单纯靠它高颜值的结构和有趣的合成过程抓住了我的心。

聚合基本是瞬间发生的，所以精密控制单体的排列顺序非常困难。在合成这个超分子高分子时，利用三种不同的超分子键来巧妙决定了单体的排列顺序，这个做法虽然简单却干净利落。现今超分子高分子已经是高分子化学的一大分支。今后，随着精确搭建高分子的立体构造的需求越来越频繁，超分子知识有望能在高分子精密合成中做出更重要的贡献。

7.气场两米的高分子拓扑世界——聚合[n]索烃

图9. 聚合[n]索烃（出自[5]）

我最爱的就是这个高分子了——索烃排列而成的聚合[n]索烃！拥有2种环状分子呈锁链状的排列，这个高分子的构造无不透露出一股压轴出场的大明星才有的气势。该高分子被芝加哥大学的Stuart J. Rowan教授合成出来。聚合[n]索烃呈现出没有架桥的线形结构，最大聚合度为27，虽然这个数字看上去很小，但要知道一个小圈样的分子的重均分子量足足有1500〜1700。

高分子拓扑化学领域，即把聚合物看作是可以做成各种形状（今天介绍的这个是链状）的单一细绳，近年来发展势头十分猛烈。

在高分子拓扑化学下的高分子宛如手中翻的花绳，将来会不会相继出现扫帚形状乃至铁塔形状的高分子呢？想到这里我就兴奋不已。

结束语

以上就是今天介绍的7位高颜值的高分子。大家看完后有没有和我一样感到惊奇和开心呢？读者最喜欢哪一个高分子呢？请在评论区告诉我。今天只选出了7个高分子介绍，其实还有很多很多高颜值的高分子。高分子合成是个新兴学科，尚没有许多条条框框的限制。这些美丽的高分子不会是高分子合成的巅峰，只是开始，未来还会有更多精密结构的高分子被创造出来。读者如果知道还有哪些高颜值的高分子请在下方评论区告诉我。

参考文献

  • Tour, J. M.; Chanteau, S. H.  Org. Chem. 2003, 68, 8750-8766. DOI:10.1021/jo0349227
  • Chujo, Y.; Kokado, K. 2009, 42, 1418-1420. DOI:10.1021/ma8027358
  • Chen, Z.; Mercer, J. A. M.; Zhu, X.; Romaniuk, J. A. H.; Pfattner, R.; Cegelski, L.; Martinez, T. D.; Burns, N. Z.; Xia, Y. Science 2017, 357, 475. DOI: 1126/science.aan2797
  • Hirao, T.;  Kudo, H.; Amimoto, T.; Haino, T. Nature Commun. 2017, 8, 634.DOI: 1038/s41467-017-00683-5
  • Wu, Q.; Rauscher, P. M.; Lang, X.; Wojtecki, R.J.; Pablo, J. J.; Hore, M. J. A.; Rowan, S. J. Science 2017358, 1434–1439 DOI: 1126/science.aap7675

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本文来自Chem-Station日文版 第141回―「天然と人工の高分子を融合させる」Sébastien Perrier教授 cosine

翻译投稿 炸鸡 校对 肥猫

第141回海外化学家采访的是英国华威大学化学系的Sébastien Perrier教授，他致力于用可控自由基聚合或活性自由基聚合合成结构高度控制的高分子并对这类高分子进行表征，设计新型材料或改善现有材料。下面是这次的采访。

Q.请问您为什么会选择成为一名化学家呢？

我自幼受科学和数学的熏陶已久。至于我为什么选择化学，是因为化学是一门基础科学，化学能帮助我们理解生命的原理和大千现象背后的原因。我的专业领域虽然是高分子材料与高分子化学，但我需要学习物理学和生物学的知识，不得不说，化学还颇具跨学科的性质，我本人特别喜欢共同研究，是化学给了我这样一个机会。

Q.如果您不当化学家的话，您会选择从事哪个行业呢？为什么？

我想十有八九我会成为历史学家！ 闲暇时，我喜欢学习世界上各种时代的历史，了解我们从哪里来，定居在哪里。

Q.您现在进行的是什么研究呢？您具体想怎么做呢？

自从我来到悉尼大学以来，我的研究开始向着更广阔的方向发展，从以前的高分子合成到研究软物质（软物质包括液晶、胶体、高分子、泡沫、凝胶、颗粒物质和多种生物材料等）。我的团队现在正在尝试将合成高分子与天然分子（多肽和纤维素）结合在一起来设计新型纳米材料。我现在做的主要有两件事：利用天然分子特性开发功能材料（开发基于多肽序列自组装的结构化聚合物纳米材料），和将天然可再生材料与合成高分子共轭来改善天然可再生材料特性（我们最近开发了性能优于普通纤维素的纤维素高分子衍生物）。

Q.如果您有机会与一个历史人物共进晚餐，您会选谁，为什么呢？

我很是钦佩从前的学者精通数学和科学，同时还广泛涉猎化学，物理学，生物学，地质学和哲学。

达芬奇就是这类学者中的佼佼者，达芬奇他身兼工程师和艺术家双重身份。我相听听他老人家是怎么看待我们现代世界的。

Q.您最后一次亲手做实验是在什么时候呢？具体做了什么呢？

最后一次做的实验是合成聚酰胺。在我的课堂上，我会做大量的实验来让学生知道化学反应实际上是怎样的。最后一次做研究是在实验室修理分子筛色谱。

Q.如果您被滞留在一个满是沙漠的孤岛上，只能选一个的话您会带什么书和音乐?

我可以作弊把iPod拿走吗？ 如果只能带一张专辑的话，就选U2（U2是一支在1976年成立于都柏林的爱尔兰四人制摇滚乐乐队，自1980年代窜起走红之后，一直到了21世纪的今天，仍活跃于全球流行乐坛。）的《The Joshua Tree》。 我个人认为这是有史以来最好的专辑。

读书是非常快乐的一件事，我觉得只带一本书是一个很难的选择。我最近读的是比尔·布莱森的《A Short History of Nearly Everything》。这本书融合了科学和历史这两个我非常喜欢的元素，叙事方式简单幽默，让读者收获颇多（我给大学生上课也用）。如果选一部优秀的文学作品，我会选择奥斯卡王尔德的全集。

Q.您最想看哪位化学家的采访？

我有好几个人选，这个人选很难定呀。如果可以采访处于各个年龄段的研究人员就好了，从刚入职的新人到已经退休的研究人员。

 //www.gsbet888.com/interview/chinese/2021/08/%e7%ac%ac141%e5%9b%9e-%e5%a4%a9%e7%84%b6%e9%ab%98%e5%88%86%e5%ad%90%e4%b8%8e%e4%ba%ba%e5%b7%a5%e9%ab%98%e5%88%86%e5%ad%90%e7%9a%84%e8%9e%8d%e5%90%88sebastien-perrier%e6%95%99.html/feed 0 39746 导电型凝胶Conducting Gels //www.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/2021/05/%e5%af%bc%e7%94%b5%e5%9e%8b%e5%87%9d%e8%83%b6conducting-gels.html //www.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/2021/05/%e5%af%bc%e7%94%b5%e5%9e%8b%e5%87%9d%e8%83%b6conducting-gels.html#respond CS editor Fri, 14 May 2021 00:00:41 +0000 化学部落~~格格 导电型材料 超分子化学 高分子 高分子凝胶 //www.gsbet888.com/?p=38559 本文来自Chem-Station日文版 導電性ゲル Conducting Gels: 流れない流体に電気を流すお話 Monica 翻译投稿 炸鸡 校对 肥猫 凝胶是一种特殊的分散体系。凝胶最初是指在高分子形成的三维网络结构中吸收液体的材料。溶胶或溶液中的胶体粒子或高分子在一定条件下互相连接，形成空间网状结构，结构空隙中充满了作为分散介质的液体，这样就构成了凝胶。读者们吃过魔芋吗？魔芋就是一种凝胶，我们小时候喜欢吃的果冻也是一种凝胶。 凝胶兼具“液体”和“固体”双重性质，在各个领域都有广泛的应用。本篇内容旨在介绍导电型凝胶。导电型凝胶大致分为3类：离子负载凝胶，导电型高分子凝胶，超分子导电型凝胶。下面笔者为你们分别详细介绍这三种导电型凝胶。 导电型凝胶的种类 凝胶可分为化学凝胶和物理凝胶。形成三维网状结构的高分子通过共价键连接在一起的凝胶被称为化学凝胶，通过非共价键相互作用连接在一起的凝胶被称为物理凝胶。化学凝胶中因为共价键可以形成稳定交叉链接，所以化学凝胶一般都很坚硬且具有脆性，化学凝胶的形成过程为不可逆过程。而物理凝胶中，非共价键形成的交叉链接很容易被打破，故而溶胶和凝胶之间的相变是可逆的（图1）。文章后面我将讲到的超分子导电凝胶就属于物理凝胶。 图1 化学凝胶和物理凝胶的区别 导电型凝胶有以下3个特征: 1. 离子和小分子可以容易地扩散到高分子网络凝胶中的空腔中。 2. 因为高分子网络可以吸收（溶胀）溶剂，所以在高分子链和溶液之间会产生显著的相互作用 3. 可以如固体般保持稳定的形状，但又具有液体的流动性 由于导电凝胶具有这些特点，所以导电凝胶可被用作一种柔软的，可拉伸的导电材料，用于电极，传感器和执行器（一种将电信号的输入转换为物理运动的装置）。如下图所示，导电凝胶可以分为3类（图2）。 图2 导电型凝胶的种类 (1)离子负载凝胶：高分子三维网络（交叉链接）中充斥着离子，离子像溶剂一样充满高分子网络，离子的移动使凝胶具有导电性质的凝胶。 （2）导电型高分子凝胶：由于π共轭高分子自身的电子移动引起导电性的凝胶。 （3）超分子导电型凝胶：小分子通过非共价键相互作用互相缠绕形成的凝胶，其通过大量存在的共轭π电子表现出导电性。 这三种导电型凝胶因性质差异能被分别应用到不同的领域。下面我来详细介绍它们各自的特点。 图3 3种导电型凝胶各自的应用领域 离子负载凝胶 离子负载凝胶是指大量含有金属离子，氢离子或离子液体的凝胶。与金属离子和氢离子相溶性优异的高分子有聚丙烯酰胺类聚合物和聚甲基丙烯酸酯类聚合物。与离子液体相溶性优异的高分子代表性的有聚（偏二氟乙烯-六氟丙烯）共聚物[P（VDF-HFP）]。离子液体有1-乙基-3-甲基咪唑鎓（1-ethyl-3-methylimidazolium:EMIM）（图4）。 图4 高分子和离子液体的结构式 由离子负载凝胶制成的膜具有机械柔韧性，表面积大，化学性质稳定，透明度高和一定的离子传导性等一系列优点，用于燃料电池，锂离子电池和致动器的制造。离子负载凝胶由嵌段共聚物和离子液体构成，所以离子负载凝胶的缺点就是合成步骤繁琐。而且离子负载凝胶的导电率并不是很高，如果你需要像金属那样高的导电率的话，显然离子负载凝胶并不是一个好的选择。 导电型高分子凝胶 导电型高分子凝胶有聚噻吩（PTh型）、聚苯胺(PANI)型、聚吡咯（PPy）型等，多为具有π共轭体系的高分子链（图8）。 图5  导电型高分子的结构式 在这里笔者要介绍一种导电型高分子凝胶，它能在体内传递细胞，由苯胺四聚体（CS-AT）和以二苯甲醛为末端的聚乙二醇（PEG-DA）合成的凝胶就属于这一种，这种凝胶具有优异的导电性，自我修复性和生物相容性，所以可用作心脏再生的细胞载体（图9）。将目标细胞注射进导电型高分子凝胶后，目标细胞通过自我修复功能恢复到注射前的状态，因为导电型高分子凝胶的生物相容性很好，所以注射进凝胶的细胞的生存率都很高。并且该款凝胶拥有与心脏组织同等程度的导电率，所以可以用来再生心脏组织来满足心肌梗塞治疗中对心肌细胞需求。 图6 CS-AT凝胶 超分子导电型凝胶 超分子导电型凝胶具有优秀的的外部刺激应答性，可用于电压等电致发光(EL)，传感器，光电器件等。但是超分子导电型凝胶和其他导电型凝胶比起来存在着导电性差，机械强度低等缺点，所以通常要和其他高分子或碳纳米材料合用。 从图1可以看到，超分子导电型凝胶大致可分为4类：超分子离子凝胶，超分子金属凝胶，π-凝胶化超分子还有碳纳米材料超分子凝胶。 超分子离子凝胶由低分子集合体和作为溶剂的离子液体所组成，其导电性和单纯的离子液体旗鼓相当。超分子金属凝胶是网络结构中至少含有一种金属元素的凝胶，其导电性高于其他超分子凝胶。π-凝胶化超分子是一种通过功能性π-凝胶化剂的自组装形成导电路径（纤维）的凝胶，因为导电路径上的胶凝剂分子之间π轨道的重叠非常之多，所以π-凝胶化超分子的导电率非常地高。碳纳米材料超分子凝胶是一种通过碳纳米材料（如石墨烯和碳纳米管(CNT)）的自组装，通过与高分子，低分子和离子的物理交联而表现出导电性的凝胶。 参考论文 Chakraborty, P.; Das, S.; Nandi, A. K. “Conducting gels: A chronicle of technological advances” Progress in Polymer Science 2019, 88, 189. DOI:10.1016/j.progpolymsci.2018.08.004

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翻译投稿 炸鸡 校对 肥猫

凝胶是一种特殊的分散体系。凝胶最初是指在高分子形成的三维网络结构中吸收液体的材料。溶胶或溶液中的胶体粒子或高分子在一定条件下互相连接，形成空间网状结构，结构空隙中充满了作为分散介质的液体，这样就构成了凝胶。读者们吃过魔芋吗？魔芋就是一种凝胶，我们小时候喜欢吃的果冻也是一种凝胶。

凝胶兼具“液体”和“固体”双重性质，在各个领域都有广泛的应用。本篇内容旨在介绍导电型凝胶。导电型凝胶大致分为3类：离子负载凝胶，导电型高分子凝胶，超分子导电型凝胶。下面笔者为你们分别详细介绍这三种导电型凝胶。

导电型凝胶的种类

凝胶可分为化学凝胶和物理凝胶。形成三维网状结构的高分子通过共价键连接在一起的凝胶被称为化学凝胶，通过非共价键相互作用连接在一起的凝胶被称为物理凝胶。化学凝胶中因为共价键可以形成稳定交叉链接，所以化学凝胶一般都很坚硬且具有脆性，化学凝胶的形成过程为不可逆过程。而物理凝胶中，非共价键形成的交叉链接很容易被打破，故而溶胶和凝胶之间的相变是可逆的（图1）。文章后面我将讲到的超分子导电凝胶就属于物理凝胶。

图1 化学凝胶和物理凝胶的区别

导电型凝胶有以下3个特征:
1. 离子和小分子可以容易地扩散到高分子网络凝胶中的空腔中。
2. 因为高分子网络可以吸收（溶胀）溶剂，所以在高分子链和溶液之间会产生显著的相互作用
3. 可以如固体般保持稳定的形状，但又具有液体的流动性

由于导电凝胶具有这些特点，所以导电凝胶可被用作一种柔软的，可拉伸的导电材料，用于电极，传感器和执行器（一种将电信号的输入转换为物理运动的装置）。如下图所示，导电凝胶可以分为3类（图2）。

图2 导电型凝胶的种类

(1)离子负载凝胶：高分子三维网络（交叉链接）中充斥着离子，离子像溶剂一样充满高分子网络，离子的移动使凝胶具有导电性质的凝胶。
（2）导电型高分子凝胶：由于π共轭高分子自身的电子移动引起导电性的凝胶。
（3）超分子导电型凝胶：小分子通过非共价键相互作用互相缠绕形成的凝胶，其通过大量存在的共轭π电子表现出导电性。

这三种导电型凝胶因性质差异能被分别应用到不同的领域。下面我来详细介绍它们各自的特点。

图3 3种导电型凝胶各自的应用领域

离子负载凝胶

离子负载凝胶是指大量含有金属离子，氢离子或离子液体的凝胶。与金属离子和氢离子相溶性优异的高分子有聚丙烯酰胺类聚合物和聚甲基丙烯酸酯类聚合物。与离子液体相溶性优异的高分子代表性的有聚（偏二氟乙烯-六氟丙烯）共聚物[P（VDF-HFP）]。离子液体有1-乙基-3-甲基咪唑鎓（1-ethyl-3-methylimidazolium:EMIM）（图4）。

图4 高分子和离子液体的结构式

由离子负载凝胶制成的膜具有机械柔韧性，表面积大，化学性质稳定，透明度高和一定的离子传导性等一系列优点，用于燃料电池，锂离子电池和致动器的制造。离子负载凝胶由嵌段共聚物和离子液体构成，所以离子负载凝胶的缺点就是合成步骤繁琐。而且离子负载凝胶的导电率并不是很高，如果你需要像金属那样高的导电率的话，显然离子负载凝胶并不是一个好的选择。

导电型高分子凝胶

导电型高分子凝胶有聚噻吩（PTh型）、聚苯胺(PANI)型、聚吡咯（PPy）型等，多为具有π共轭体系的高分子链（图8）。

图5  导电型高分子的结构式

在这里笔者要介绍一种导电型高分子凝胶，它能在体内传递细胞，由苯胺四聚体（CS-AT）和以二苯甲醛为末端的聚乙二醇（PEG-DA）合成的凝胶就属于这一种，这种凝胶具有优异的导电性，自我修复性和生物相容性，所以可用作心脏再生的细胞载体（图9）。将目标细胞注射进导电型高分子凝胶后，目标细胞通过自我修复功能恢复到注射前的状态，因为导电型高分子凝胶的生物相容性很好，所以注射进凝胶的细胞的生存率都很高。并且该款凝胶拥有与心脏组织同等程度的导电率，所以可以用来再生心脏组织来满足心肌梗塞治疗中对心肌细胞需求。

图6 CS-AT凝胶

超分子导电型凝胶

超分子导电型凝胶具有优秀的的外部刺激应答性，可用于电压等电致发光(EL)，传感器，光电器件等。但是超分子导电型凝胶和其他导电型凝胶比起来存在着导电性差，机械强度低等缺点，所以通常要和其他高分子或碳纳米材料合用。

从图1可以看到，超分子导电型凝胶大致可分为4类：超分子离子凝胶，超分子金属凝胶，π-凝胶化超分子还有碳纳米材料超分子凝胶。

超分子离子凝胶由低分子集合体和作为溶剂的离子液体所组成，其导电性和单纯的离子液体旗鼓相当。超分子金属凝胶是网络结构中至少含有一种金属元素的凝胶，其导电性高于其他超分子凝胶。π-凝胶化超分子是一种通过功能性π-凝胶化剂的自组装形成导电路径（纤维）的凝胶，因为导电路径上的胶凝剂分子之间π轨道的重叠非常之多，所以π-凝胶化超分子的导电率非常地高。碳纳米材料超分子凝胶是一种通过碳纳米材料（如石墨烯和碳纳米管(CNT)）的自组装，通过与高分子，低分子和离子的物理交联而表现出导电性的凝胶。

参考论文

Chakraborty, P.; Das, S.; Nandi, A. K. “Conducting gels: A chronicle of technological advances” Progress in Polymer Science 2019, 88, 189. DOI:10.1016/j.progpolymsci.2018.08.004

 //www.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/2021/05/%e5%af%bc%e7%94%b5%e5%9e%8b%e5%87%9d%e8%83%b6conducting-gels.html/feed 0 38559 趣话高分子——高分子到底是何方神圣？ //www.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/2021/04/%e8%b6%a3%e8%af%9d%e9%ab%98%e5%88%86%e5%ad%90-%e9%ab%98%e5%88%86%e5%ad%90%e5%88%b0%e5%ba%95%e6%98%af%e4%bd%95%e6%96%b9%e7%a5%9e%e5%9c%a3%ef%bc%9f.html //www.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/2021/04/%e8%b6%a3%e8%af%9d%e9%ab%98%e5%88%86%e5%ad%90-%e9%ab%98%e5%88%86%e5%ad%90%e5%88%b0%e5%ba%95%e6%98%af%e4%bd%95%e6%96%b9%e7%a5%9e%e5%9c%a3%ef%bc%9f.html#respond CS editor Tue, 13 Apr 2021 00:00:04 +0000 化学部落~~格格 低分子 高分子 高分子化学 //www.gsbet888.com/?p=38109 本文来自Chem-Station日文版 高分子ってよく聞くけど、何がすごいの？ Monica 翻译投稿 炸鸡 校对 肥猫 笔者写这篇文章的初衷是让更多人知道高分子是种多么神奇的物质！ 大家都知道我们身边的许多东西都是由高分子制成的，可以说我们被高分子围绕着。我们穿在身上的衣服的材质大多都是涤纶、丝绸、木棉、尼龙之类的高分子。甚至我们吃的肉，生鱼片，芋头也都是高分子。我们家里也都是高分子，地板，墙壁，天花板，榻榻米，混凝土，油漆，都是高分子。别忘了，连我们自己——我们的身体也都是由非常精细的高分子所构成。当然，高分子渗透的不仅仅是人类领域，还有动物领域。狗也好，猫也好，杉树也好，蚕也好，所有的生物都是由高分子构成的。高分子囊括了我们的衣食住行，连动植物（当然也包括我们人类）都是由高分子构成的，所以高分子不可谓不是一门深奥的学问。为了让读者们领略高分子的神奇之处，下面就由我来带大家走进高分子的世界。 目录 1.先来看看非高分子 2.高分子也太强了吧 3.高分子受热＆溶解性 4.高分子的神奇之处绝不止此 1.先来看看非高分子 虽然笔者马上要带你们进入高分子世界了，笔者上文说到高分子是类神奇的物质，它无处不在，但那些非高分子到底长什么样呢，下面就让我们来看一下非高分子吧。 从名字我们可以想象出来非高分子就是低分子了。低分子家族也很庞大，比如空气中的氮气，氧气，以及水，硫酸，汽油，盐，砂糖等都属于低分子（图1）。从化学角度来解释，由低于100个原子组成的分子量为100左右分子称为“低分子”，由1000个以上的原子组成的分子量在10000以上的分子称为“高分子”（图2）。但是说到底高分子又是由低分子构成。比如人体肌肉的组成成分——蛋白质就是由氨基酸这样的低分子组成。尼龙当初上市时是以“由石墨，水，空气组成的但是确比钢铁还要硬，细过蛛丝”作为广告标语。那么低分子和高分子之间的界限在哪儿呢？其实界限并不是明确，为了方便起见，我们把分子量超过10,000的分子当作高分子。这里的高分子分子量指的是表观平均分子量，比如一堆分子混合物中有分子量为9990和11000的分子，这堆混合物的平均分子量大概在10000以上，那么我们就把这一堆分子混合物统称为高分子。我们可以不必过多纠结高分子的定义，因为比起高分子的定义，高分子的性质才是最为重要的，这引申出了我们今天的主题：高分子到底厉害在什么地方。那么高分子都具有什么样的性质呢？ 图1 我们身边的高分子和低分子 图2. 高分子和低分子之间的差异 2.高分子也太强了吧 1) 在上文中笔者给大家介绍的低分子——水，水在0℃结冰，在100℃时沸腾。当水被电解时会按一定比例分解出氧气和氢气，工业上也用电解水来制取氧气和氢气。由此可见，低分子都是由一定比例的原子组成的。并且低分子都能在一定的温度下溶解，融化或沸腾。说的更具体一点吧，不同压力下低分子会有不同的沸点，低分子对不同的溶剂比如水或苯表现出不同的溶解程度：是勉强能溶解还是很轻易就溶解，最多能溶解多少量的低分子，这些性质都说的是物质的溶解难易程度，我们把物质的溶解难易程度称之为溶解度。盐也好砂糖也好，都是低分子，放入水中的话，能溶解并变成具有一定浓度的混合溶液。 但对于高分子来说情况就不同了。把高分子溶解就好比努力把一片树叶溶解一样，我们是很难把高分子轻易溶解于某一溶剂中的，即便把温度升高也无济于事；高分子也不会变成液体，也不会在某一温度下沸腾（图3，图4）。这就是高分子的厉害之处（说明高分子的耐热性和不易溶解这方面非常厉害！）。这就是高分子和低分子的性质差异所在，所以高分子能在我们的日常生活中扮演多个角色。 在天然存在的高分子中，蛋白质，核酸，多糖等在生物体内合成的生物高分子承担着维持形态，控制生物体内的化学反应，传递遗传信息等作用，这些生物高分子支持着生命体的功能。如果这些生物高分子在某个温度下就融化或是温度升高一点就蒸发，沾点水就溶解的话这些高分子就不会聚集在一起了。所以包括人类在内的动植物能够由高分子构成。在此笔者不由赞叹造物主之伟大。人类模仿造物主的神技就造出了高分子，我们生活中不可或缺的尼龙和聚酯就是人类合成出的人工光高分子。关于为什么高分子不表现出与低分子相同的熔点和沸点，也不表现出溶解性质，下一章会直截了当地告诉大家。 图3. 低分子和高分子的耐热性  图4. 低分子和高分子的溶解性 3.高分子也太强了吧 2） 首先从热力学性质方面说高分子的过人之处。低分子一般有三种形态：固态，液态，气态。拥有融点和沸点。但对于高分子而言，则观测到了其他的热力学性质。大致可以归纳为玻璃态，橡胶态，液态这三态。 这里插播句题外话，高分子分为分子链不规则排列所形成的非结晶性高分子和分子链规则排列形成的可以变成晶体形态的结晶性高分子。对低分子而言，无论分子是大还是小，分子的结构都不复杂，所以所有的低分子的分子排列都是规则的，所有低分子都可以变成结晶。但对高分子而言，分子链都极其长且分子量分布广，所有的分子链都整整齐齐排列在一起显然是不可能办到的（图4）。如果读者难以理解，那就请想象一下让几百人甚至几千人排好队站整齐是多么困难，几百人几千人就像高分子。因此高分子分为结晶区和非结晶区。 图5 低分子和高分子 接近玻璃态的固体受热时，在一定温度下，非晶区的分子链首先开始部分运动。分子链的部分运动称为微布朗运动，此时的温度称为玻璃化转变温度（Tg）。虽然温度上升，分子链的运动开始变得剧烈，但各个分子所仍然缠绕在一起，所以肉眼看来整个物质仍然呈现出固体状态。我们把此时高分子的状态称之为橡胶态，温度如若继续升高至结晶融点，那么高分子就会变为液体（图6）。人们正是利用了高分子的这一特性，使高分子在特定的温度下不变成气体或是液体。 图6. 高分子的玻璃化转变温度 那么高分子的溶解性能赋予高分子什么样的使用优势呢？首先，让我们比较一下频繁用作服装纤维的纤维素和构成纤维素的重复单元葡萄糖。葡萄糖分子之间形成氢键，具有规则排列的晶体结构，但这种氢键并不强。一旦溶于水，分子就会和水形成更强的氢键，结晶就被破坏了，结晶就溶解于水中了。而纤维素是葡萄糖脱水缩合生成的高分子，并不溶于水。因为纤维素分子的高分子链是规则排列的，所以这些高分子链之间形成了强烈的分子间相互作用力，且分子链上有亲水性高的羟基，水也无法破坏这种强大的分子间相互作用（图7）。高分子这些不溶于水的性质得以让我们不至于一沾雨或是下水游泳就被溶解了。 图7. 葡萄糖和纤维素3）4） 4.高分子的神奇之处绝不止此 当然，仅仅是热行为和溶解性的性质并不意味着高分子具有重要的功能。高分子强大的功能来源还包括机械强度，橡胶弹性，重量轻，抗冲击性，透明度，吸水性和保水性等各种各样的性质。我们能用眼睛看到世界，能乘坐汽车和飞机，都是因为高分子的这些性质。 在下一篇文章中，我想详细解释我在这里没有说完的高分子的其他神奇之处，即高分子的结构和合成。 参考文献 1)神原周, 高分子の世界, コロナ社, 1961, p1~8 2)小澤美奈子, 高分子学会編 基礎高分子科学, 東京化学同人, 2016, p2~9 3)グルコース: 主要なエネルギー源となる糖 (ultrabem.com) 4)セルロース | 構造生物薬学 (iwate-med.ac.jp)

本文来自Chem-Station日文版 高分子ってよく聞くけど、何がすごいの？ Monica

翻译投稿 炸鸡 校对 肥猫

笔者写这篇文章的初衷是让更多人知道高分子是种多么神奇的物质！

大家都知道我们身边的许多东西都是由高分子制成的，可以说我们被高分子围绕着。我们穿在身上的衣服的材质大多都是涤纶、丝绸、木棉、尼龙之类的高分子。甚至我们吃的肉，生鱼片，芋头也都是高分子。我们家里也都是高分子，地板，墙壁，天花板，榻榻米，混凝土，油漆，都是高分子。别忘了，连我们自己——我们的身体也都是由非常精细的高分子所构成。当然，高分子渗透的不仅仅是人类领域，还有动物领域。狗也好，猫也好，杉树也好，蚕也好，所有的生物都是由高分子构成的。高分子囊括了我们的衣食住行，连动植物（当然也包括我们人类）都是由高分子构成的，所以高分子不可谓不是一门深奥的学问。为了让读者们领略高分子的神奇之处，下面就由我来带大家走进高分子的世界。

目录

1.先来看看非高分子

2.高分子也太强了吧

3.高分子受热＆溶解性

4.高分子的神奇之处绝不止此

1.先来看看非高分子

虽然笔者马上要带你们进入高分子世界了，笔者上文说到高分子是类神奇的物质，它无处不在，但那些非高分子到底长什么样呢，下面就让我们来看一下非高分子吧。

从名字我们可以想象出来非高分子就是低分子了。低分子家族也很庞大，比如空气中的氮气，氧气，以及水，硫酸，汽油，盐，砂糖等都属于低分子（图1）。从化学角度来解释，由低于100个原子组成的分子量为100左右分子称为“低分子”，由1000个以上的原子组成的分子量在10000以上的分子称为“高分子”（图2）。但是说到底高分子又是由低分子构成。比如人体肌肉的组成成分——蛋白质就是由氨基酸这样的低分子组成。尼龙当初上市时是以“由石墨，水，空气组成的但是确比钢铁还要硬，细过蛛丝”作为广告标语。那么低分子和高分子之间的界限在哪儿呢？其实界限并不是明确，为了方便起见，我们把分子量超过10,000的分子当作高分子。这里的高分子分子量指的是表观平均分子量，比如一堆分子混合物中有分子量为9990和11000的分子，这堆混合物的平均分子量大概在10000以上，那么我们就把这一堆分子混合物统称为高分子。我们可以不必过多纠结高分子的定义，因为比起高分子的定义，高分子的性质才是最为重要的，这引申出了我们今天的主题：高分子到底厉害在什么地方。那么高分子都具有什么样的性质呢？

图1 我们身边的高分子和低分子

图2. 高分子和低分子之间的差异

2.高分子也太强了吧 1)

在上文中笔者给大家介绍的低分子——水，水在0℃结冰，在100℃时沸腾。当水被电解时会按一定比例分解出氧气和氢气，工业上也用电解水来制取氧气和氢气。由此可见，低分子都是由一定比例的原子组成的。并且低分子都能在一定的温度下溶解，融化或沸腾。说的更具体一点吧，不同压力下低分子会有不同的沸点，低分子对不同的溶剂比如水或苯表现出不同的溶解程度：是勉强能溶解还是很轻易就溶解，最多能溶解多少量的低分子，这些性质都说的是物质的溶解难易程度，我们把物质的溶解难易程度称之为溶解度。盐也好砂糖也好，都是低分子，放入水中的话，能溶解并变成具有一定浓度的混合溶液。

但对于高分子来说情况就不同了。把高分子溶解就好比努力把一片树叶溶解一样，我们是很难把高分子轻易溶解于某一溶剂中的，即便把温度升高也无济于事；高分子也不会变成液体，也不会在某一温度下沸腾（图3，图4）。这就是高分子的厉害之处（说明高分子的耐热性和不易溶解这方面非常厉害！）。这就是高分子和低分子的性质差异所在，所以高分子能在我们的日常生活中扮演多个角色。

在天然存在的高分子中，蛋白质，核酸，多糖等在生物体内合成的生物高分子承担着维持形态，控制生物体内的化学反应，传递遗传信息等作用，这些生物高分子支持着生命体的功能。如果这些生物高分子在某个温度下就融化或是温度升高一点就蒸发，沾点水就溶解的话这些高分子就不会聚集在一起了。所以包括人类在内的动植物能够由高分子构成。在此笔者不由赞叹造物主之伟大。人类模仿造物主的神技就造出了高分子，我们生活中不可或缺的尼龙和聚酯就是人类合成出的人工光高分子。关于为什么高分子不表现出与低分子相同的熔点和沸点，也不表现出溶解性质，下一章会直截了当地告诉大家。

图3. 低分子和高分子的耐热性

 图4. 低分子和高分子的溶解性

3.高分子也太强了吧 2）

首先从热力学性质方面说高分子的过人之处。低分子一般有三种形态：固态，液态，气态。拥有融点和沸点。但对于高分子而言，则观测到了其他的热力学性质。大致可以归纳为玻璃态，橡胶态，液态这三态。

这里插播句题外话，高分子分为分子链不规则排列所形成的非结晶性高分子和分子链规则排列形成的可以变成晶体形态的结晶性高分子。对低分子而言，无论分子是大还是小，分子的结构都不复杂，所以所有的低分子的分子排列都是规则的，所有低分子都可以变成结晶。但对高分子而言，分子链都极其长且分子量分布广，所有的分子链都整整齐齐排列在一起显然是不可能办到的（图4）。如果读者难以理解，那就请想象一下让几百人甚至几千人排好队站整齐是多么困难，几百人几千人就像高分子。因此高分子分为结晶区和非结晶区。

图5 低分子和高分子

接近玻璃态的固体受热时，在一定温度下，非晶区的分子链首先开始部分运动。分子链的部分运动称为微布朗运动，此时的温度称为玻璃化转变温度（Tg）。虽然温度上升，分子链的运动开始变得剧烈，但各个分子所仍然缠绕在一起，所以肉眼看来整个物质仍然呈现出固体状态。我们把此时高分子的状态称之为橡胶态，温度如若继续升高至结晶融点，那么高分子就会变为液体（图6）。人们正是利用了高分子的这一特性，使高分子在特定的温度下不变成气体或是液体。

图6. 高分子的玻璃化转变温度

那么高分子的溶解性能赋予高分子什么样的使用优势呢？首先，让我们比较一下频繁用作服装纤维的纤维素和构成纤维素的重复单元葡萄糖。葡萄糖分子之间形成氢键，具有规则排列的晶体结构，但这种氢键并不强。一旦溶于水，分子就会和水形成更强的氢键，结晶就被破坏了，结晶就溶解于水中了。而纤维素是葡萄糖脱水缩合生成的高分子，并不溶于水。因为纤维素分子的高分子链是规则排列的，所以这些高分子链之间形成了强烈的分子间相互作用力，且分子链上有亲水性高的羟基，水也无法破坏这种强大的分子间相互作用（图7）。高分子这些不溶于水的性质得以让我们不至于一沾雨或是下水游泳就被溶解了。

图7. 葡萄糖和纤维素3）4）

4.高分子的神奇之处绝不止此

当然，仅仅是热行为和溶解性的性质并不意味着高分子具有重要的功能。高分子强大的功能来源还包括机械强度，橡胶弹性，重量轻，抗冲击性，透明度，吸水性和保水性等各种各样的性质。我们能用眼睛看到世界，能乘坐汽车和飞机，都是因为高分子的这些性质。

在下一篇文章中，我想详细解释我在这里没有说完的高分子的其他神奇之处，即高分子的结构和合成。

参考文献

1)神原周, 高分子の世界, コロナ社, 1961, p1~8

2)小澤美奈子, 高分子学会編 基礎高分子科学, 東京化学同人, 2016, p2~9

3)グルコース: 主要なエネルギー源となる糖 (ultrabem.com)

4)セルロース | 構造生物薬学 (iwate-med.ac.jp)

 //www.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/2021/04/%e8%b6%a3%e8%af%9d%e9%ab%98%e5%88%86%e5%ad%90-%e9%ab%98%e5%88%86%e5%ad%90%e5%88%b0%e5%ba%95%e6%98%af%e4%bd%95%e6%96%b9%e7%a5%9e%e5%9c%a3%ef%bc%9f.html/feed 0 38109 Spotlight Research 基于N-B内配位提高硼酸酯基Vitrimers的稳定性 //www.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/2021/02/spotlight-research-%e5%9f%ba%e4%ba%8en-b%e5%86%85%e9%85%8d%e4%bd%8d%e6%8f%90%e9%ab%98%e7%a1%bc%e9%85%b8%e9%85%af%e5%9f%bavitrimers%e7%9a%84%e7%a8%b3%e5%ae%9a%e6%80%a7.html //www.gsbet888.com/%e5%8c%96%e5%ad%a6%e6%9d%82%e8%ae%b0/2021/02/spotlight-research-%e5%9f%ba%e4%ba%8en-b%e5%86%85%e9%85%8d%e4%bd%8d%e6%8f%90%e9%ab%98%e7%a1%bc%e9%85%b8%e9%85%af%e5%9f%bavitrimers%e7%9a%84%e7%a8%b3%e5%ae%9a%e6%80%a7.html#respond JiaoJiao Thu, 25 Feb 2021 00:30:27 +0000 化学部落~~格格 研究论文介绍 动态共价键 可回收 硼酸酯 高分子 //www.gsbet888.com/?p=36843 大部分高校将在本月底结束寒假，因为疫情防控需要，大多学生又过了一个悠长假期，距离新学期开学已经进入倒计时啦，大家应该都回到电脑前在赶假期未完成的任务吧？！ 别问我怎么知道的，从化学空间的日访问量我就能看到：P 大家是不是已经开始进入节后焦虑的阶段了，哈哈。开学了可以多看看化学空间，逐渐回归到日常科研生活的状态吧。 今天就先带大家热个身，介绍一篇高分子化学近年来的研究热点—动态共价键相关的工作。这是来自西安交通大学化学学院井新利教授团队的关于动态共价键的最新研究工作，于2020年12月发表在JACS杂志上。 Boronic Ester Based Vitrimers with Enhanced Stability via Internal Boron–Nitrogen Coordination Xiaoting Zhang,# Shujuan Wang,# Zikang Jiang, Yu Li, and Xinli Jing* J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 52, 21852–21860 这个工作是高分子研究相关的工作，对于经常关注化学空间的广大读者，绝大多数都是有机化学领域，高分子相关研究对有些读者可能还略为陌生。所以在开始本期专访之前，让我和大家分享一个我博士期间做过的一个硼酸酯的制备反应吧，我想有机化学专业的读者可能比较感兴趣。 上图是制备一类常用片呐醇硼酸酯的反应式，是一个简单的缩合反应，我用Scifinder搜了一下，可用的条件还不少，大多是在溶剂中加热回流再蒸馏。回顾我当年做这个反应时，是用的“neat reaction”，反应装置如图 这个反应其实利用了我们高中化学课学到的反应平衡原理，为了让这个有机反应更加彻底的进行，我们利用了这样的一个带弯管的反应装置，原料在加热时发生缩合反应，设定合适的温度，由弯管蒸除反应的另一个沸点相对低的产物—-异丙醇副产物到接收瓶中。这样能促进反应向平衡右侧进行，更高产率的生成目标产物。之所以这个反应装置对该缩合反应很有效，是因为生成硼酸酯的缩合反应具有一定的可逆性，这也是由B-O键的可逆共价键这个特性决定的。 举这个看似和本研究没有直接相关的硼酸酯的反应抛砖引玉一下，主要是希望广大有机化学的读者们，多多考虑我们平时用到的化学基本原理，多关注某类化合物的特性。如果将它们用到合适的领域就会产生很有创新性的idea哦！这才是高手的素养！ 在高分子化学中，把像B-O键这类可逆的共价键称为“动态共价键”，近年来，动态共价键相关的研究绝对是高分子研究中的热点。今天介绍的这个研究工作，就是与含B-O键的高分子相关的研究工作。这是由博士生张晓婷同学与王淑娟副教授共同完成的，我们这次邀请了该论文的第一作者张晓婷同学，给大家介绍一下这篇工作中B-O动态共价键的故事，以及她参与这个研究的心路历程。 Q1. 作为这一次的采访対象，简单介绍一下你的研究 动态共价键是一类能够在外界刺激（如热、pH值、光和催化剂等）下发生可逆“断裂”与“重组”，基于动态共价键的“断裂”与“重组”，交联高分子可以通过分子水平的拓扑结构演变实现重塑、修复和再生。动态共价键的引入不仅可以解决交联高分子难回收的难题，给新材料的研制提供了新策略，对循环经济的发展具有重要的价值。B-O键是一类经典的动态共价键，其动态性可以通过调整体系的pH值或介质中水或醇的用量进行调控，有关硼酸酯化学和自修复水凝胶这类软材料的研究已经开展了很多年，只是早期的研究并未关注其热触发下的塑性行为。2018年，我们课题组首次利用B-O键的动态可逆性实现了酚醛树脂基复合材料的高效回收。但是，硼酸酯基容易水解或醇解的特性极大地限制了其应用是其严重不足，而且快速的交换反应使材料容易发生蠕变和松弛。 根据硼化学原理，我们知道，环状的硼酸二酯比硼酸单酯更稳定，尤其是经过供电子基(如氮原子)配位的硼酸酯基更稳定，这在有机合成中已被广泛应用。在充分认识硼酸酯化学的基础上，本研究提出将具有B-N内配位的八元环状硼酸酯(NCB)基用于动态交联网络的构筑，将该硼酸酯结构用于动态共价交联网络的构筑，可以在保持材料动态可逆性的基础上提高稳定性。我们首先研究了NCB基的水解过程和酯交换反应，确认了NCB基良好的水解稳定性和发生酯交换反应的能力。然后，我们将NCB基引入高分子交联网络中，合成得到了基于NCB基的聚氨酯(PU) vitrimers和聚(脲-氨酯)(PUU) vitrimers。基于NCB基的vitrimers既具有和传统热固性高分子相当的介质稳定性和力学性能，又可以通过NCB基的关联交换反应实现材料的修复、重塑和回收。尤其是相比于普通硼酸酯基交联的高分子，基于NCB基的vitrimers对水和热的稳定性显著提高。因此，该研究工作从硼酸酯化学出发，为设计具有实用价值的可持续材料提供了一个新思路。   Q2. 对于本研究课题，谈谈自己在其中参与的部分或者融入自己想法的地方。 2017年9月，我进入井老师课题组开始博士阶段的学习，并开始开展该课题。从最初查阅文献了解课题相关的研究方向到基于NCB基的小分子模型化合物的设计合成和性能研究，再到基于NCB基的动态交联网络的构筑和材料的结构与性能的研究，开展了大量的研究工作。由于自身基础比较薄弱，研究工作进展的较慢，尤其是NCB基小分子的动态共价化学的研究部分。在研究工作开展过程中，Dennis G. Hall关于有机硼酸的一本专著给了我很多帮助和启发，在后续的研究工作中，我仍然要认真学习硼酸酯化学，这是基于硼酸酯基开发新材料的关键。   Q3. 这个研究的最难的地方是什么？你是怎么克服它的呢？ 我认为这个研究工作最难的是NCB基小分子模型化合物的研究部分，尤其是NCB基的交换反应动力学的研究。由于NCB基是一类新型的动态共价键，直接相关的文献比较少。因此这部分工作进行了大量实验，最终选择了几种合适的模型化合物进行了交换反应动力学研究，并获得交换反应动力学参数。这部分研究工作得到了课题组王淑娟老师的支持和帮助。   Q4. 将来想从事什么样和化学相关的研究 将来，我希望能从事可逆交联高分子相关的研究工作，通过研究现有动态共价键的动态共价化学或开发新的动态共价键，开发出具有更多实际应用价值的材料，为可逆交联高分子从基础研究走向工业化应用做出一点贡献。   Q5. 最后、有没有对读者说的话? 我想和大家分享的是，科研过程中一定会遇到很多困难，越是困难的时候，我们越要静下心，积极与老师和同学交流，认真思考解决问题的办法，并不断的寻找突破口。 最后，我要感谢我的导师井新利教授，是井老师让我有了从事科学研究的基本思路，从论文的设想到研究工作的不断完善再到论文的发表，都渗透着井老师的悉心指导。我也特别感谢王淑娟老师在研究工作开展和论文撰写过程中提供的指导和帮助，同时我也感谢论文完成过程中给我帮助和建议的所有老师和同学们，在此一并感谢！   作者简介  张晓婷 2009.09-2013.06 兰州理工大学 材料科学与工程学院 本科 2013.09-2016.06 兰州理工大学 材料科学与工程学院 硕士 2017.09-至今 西安交通大学化学学院 有机与高分子化学研究所  博士（导师 井新利 教授）   相关链接 西安交大科研人员利用硼酸酯化学开发出具有实用价值的可持续高分子材料 西安交大《JACS》：开发出具有实用价值的可持续高分子材料！ 动态共价键高分子材料的研究进展—-西安交通大学张彦峰研究员系统评述

大部分高校将在本月底结束寒假，因为疫情防控需要，大多学生又过了一个悠长假期，距离新学期开学已经进入倒计时啦，大家应该都回到电脑前在赶假期未完成的任务吧？！

别问我怎么知道的，从化学空间的日访问量我就能看到：P

大家是不是已经开始进入节后焦虑的阶段了，哈哈。开学了可以多看看化学空间，逐渐回归到日常科研生活的状态吧。

今天就先带大家热个身，介绍一篇高分子化学近年来的研究热点—动态共价键相关的工作。这是来自西安交通大学化学学院井新利教授团队的关于动态共价键的最新研究工作，于2020年12月发表在JACS杂志上。

Boronic Ester Based Vitrimers with Enhanced Stability via Internal Boron–Nitrogen Coordination

Xiaoting Zhang,# Shujuan Wang,# Zikang Jiang, Yu Li, and Xinli Jing*

J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 52, 21852–21860

这个工作是高分子研究相关的工作，对于经常关注化学空间的广大读者，绝大多数都是有机化学领域，高分子相关研究对有些读者可能还略为陌生。所以在开始本期专访之前，让我和大家分享一个我博士期间做过的一个硼酸酯的制备反应吧，我想有机化学专业的读者可能比较感兴趣。

上图是制备一类常用片呐醇硼酸酯的反应式，是一个简单的缩合反应，我用Scifinder搜了一下，可用的条件还不少，大多是在溶剂中加热回流再蒸馏。回顾我当年做这个反应时，是用的“neat reaction”，反应装置如图

这个反应其实利用了我们高中化学课学到的反应平衡原理，为了让这个有机反应更加彻底的进行，我们利用了这样的一个带弯管的反应装置，原料在加热时发生缩合反应，设定合适的温度，由弯管蒸除反应的另一个沸点相对低的产物—-异丙醇副产物到接收瓶中。这样能促进反应向平衡右侧进行，更高产率的生成目标产物。之所以这个反应装置对该缩合反应很有效，是因为生成硼酸酯的缩合反应具有一定的可逆性，这也是由B-O键的可逆共价键这个特性决定的。

举这个看似和本研究没有直接相关的硼酸酯的反应抛砖引玉一下，主要是希望广大有机化学的读者们，多多考虑我们平时用到的化学基本原理，多关注某类化合物的特性。如果将它们用到合适的领域就会产生很有创新性的idea哦！这才是高手的素养！

在高分子化学中，把像B-O键这类可逆的共价键称为“动态共价键”，近年来，动态共价键相关的研究绝对是高分子研究中的热点。今天介绍的这个研究工作，就是与含B-O键的高分子相关的研究工作。这是由博士生张晓婷同学与王淑娟副教授共同完成的，我们这次邀请了该论文的第一作者张晓婷同学，给大家介绍一下这篇工作中B-O动态共价键的故事，以及她参与这个研究的心路历程。

Q1. 作为这一次的采访対象，简单介绍一下你的研究

动态共价键是一类能够在外界刺激（如热、pH值、光和催化剂等）下发生可逆“断裂”与“重组”，基于动态共价键的“断裂”与“重组”，交联高分子可以通过分子水平的拓扑结构演变实现重塑、修复和再生。动态共价键的引入不仅可以解决交联高分子难回收的难题，给新材料的研制提供了新策略，对循环经济的发展具有重要的价值。B-O键是一类经典的动态共价键，其动态性可以通过调整体系的pH值或介质中水或醇的用量进行调控，有关硼酸酯化学和自修复水凝胶这类软材料的研究已经开展了很多年，只是早期的研究并未关注其热触发下的塑性行为。2018年，我们课题组首次利用B-O键的动态可逆性实现了酚醛树脂基复合材料的高效回收。但是，硼酸酯基容易水解或醇解的特性极大地限制了其应用是其严重不足，而且快速的交换反应使材料容易发生蠕变和松弛。

根据硼化学原理，我们知道，环状的硼酸二酯比硼酸单酯更稳定，尤其是经过供电子基(如氮原子)配位的硼酸酯基更稳定，这在有机合成中已被广泛应用。在充分认识硼酸酯化学的基础上，本研究提出将具有B-N内配位的八元环状硼酸酯(NCB)基用于动态交联网络的构筑，将该硼酸酯结构用于动态共价交联网络的构筑，可以在保持材料动态可逆性的基础上提高稳定性。我们首先研究了NCB基的水解过程和酯交换反应，确认了NCB基良好的水解稳定性和发生酯交换反应的能力。然后，我们将NCB基引入高分子交联网络中，合成得到了基于NCB基的聚氨酯(PU) vitrimers和聚(脲-氨酯)(PUU) vitrimers。基于NCB基的vitrimers既具有和传统热固性高分子相当的介质稳定性和力学性能，又可以通过NCB基的关联交换反应实现材料的修复、重塑和回收。尤其是相比于普通硼酸酯基交联的高分子，基于NCB基的vitrimers对水和热的稳定性显著提高。因此，该研究工作从硼酸酯化学出发，为设计具有实用价值的可持续材料提供了一个新思路。

 

Q2. 对于本研究课题，谈谈自己在其中参与的部分或者融入自己想法的地方。

2017年9月，我进入井老师课题组开始博士阶段的学习，并开始开展该课题。从最初查阅文献了解课题相关的研究方向到基于NCB基的小分子模型化合物的设计合成和性能研究，再到基于NCB基的动态交联网络的构筑和材料的结构与性能的研究，开展了大量的研究工作。由于自身基础比较薄弱，研究工作进展的较慢，尤其是NCB基小分子的动态共价化学的研究部分。在研究工作开展过程中，Dennis G. Hall关于有机硼酸的一本专著给了我很多帮助和启发，在后续的研究工作中，我仍然要认真学习硼酸酯化学，这是基于硼酸酯基开发新材料的关键。

 

Q3. 这个研究的最难的地方是什么？你是怎么克服它的呢？

我认为这个研究工作最难的是NCB基小分子模型化合物的研究部分，尤其是NCB基的交换反应动力学的研究。由于NCB基是一类新型的动态共价键，直接相关的文献比较少。因此这部分工作进行了大量实验，最终选择了几种合适的模型化合物进行了交换反应动力学研究，并获得交换反应动力学参数。这部分研究工作得到了课题组王淑娟老师的支持和帮助。

 

Q4. 将来想从事什么样和化学相关的研究

将来，我希望能从事可逆交联高分子相关的研究工作，通过研究现有动态共价键的动态共价化学或开发新的动态共价键，开发出具有更多实际应用价值的材料，为可逆交联高分子从基础研究走向工业化应用做出一点贡献。

 

Q5. 最后、有没有对读者说的话?

我想和大家分享的是，科研过程中一定会遇到很多困难，越是困难的时候，我们越要静下心，积极与老师和同学交流，认真思考解决问题的办法，并不断的寻找突破口。

最后，我要感谢我的导师井新利教授，是井老师让我有了从事科学研究的基本思路，从论文的设想到研究工作的不断完善再到论文的发表，都渗透着井老师的悉心指导。我也特别感谢王淑娟老师在研究工作开展和论文撰写过程中提供的指导和帮助，同时我也感谢论文完成过程中给我帮助和建议的所有老师和同学们，在此一并感谢！

 

作者简介  张晓婷

2009.09-2013.06 兰州理工大学 材料科学与工程学院 本科

2013.09-2016.06 兰州理工大学 材料科学与工程学院 硕士

2017.09-至今 西安交通大学化学学院 有机与高分子化学研究所  博士（导师 井新利 教授）

 

相关链接

西安交大科研人员利用硼酸酯化学开发出具有实用价值的可持续高分子材料

西安交大《JACS》：开发出具有实用价值的可持续高分子材料！

动态共价键高分子材料的研究进展—-西安交通大学张彦峰研究员系统评述

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本文来自Chem-Station日文版 第101回―「高分子ナノ構造の精密合成」Rachel O’Reilly教授 cosine

翻译投稿 炸鸡 校对 HaoHu

第101回海外化学家采访的是Rachel O’Reilly教授。Rachel O’Reilly教授曾任教于剑桥大学化学系（现任教于伯明翰大学）， Rachel O’Reilly教授主要研究设计和合成功能性高分子胶束和纳米颗粒，以用作递送囊泡。下面是这次的采访。

Q1.请问您为什么会选择成为一名化学家呢？

我自打小学起就对科学有着兴趣，在14岁的时候我喜欢上了化学。我只有化学成绩比我姐姐好了。大学学的是自然科学专业，那个时候才切实感受到化学的有趣之处。我非常喜欢合成化学富有创造性的一面，这也是我喜欢上化学的开始。

Q2.如果您不当化学家的话，您会选择从事哪个行业呢？为什么？

因为我也对古生物学和板块构造有兴趣，所以我想当一名地质学家。地球和地球的历史想必有很多待研究的东西吧，地质学家是一个激动人心且收获颇丰的职业，当一名地质学家也是一个看世界的绝好机会。

Q3.总的说来化学家怎样才能为世界做出最大贡献呢？

化学家能帮助解决现在人类面临的技术，环境方面的问题。化学家还可以和普罗大众一起合作，激发人们的好奇心，促进科学知识的进步。

Q4.如果您有机会与一个历史人物共进晚餐，您会选谁，为什么呢？

我想和文森特·梵高一起吃饭。我非常喜欢梵高的作品，我想听听他对他一生中当代艺术和艺术世界如何变化的见解。

Q5.您最后一次亲手做实验是在什么时候呢？具体做了什么呢？

正好是上次圣诞节前夕，我用自由基引发剂帮助一名学生进行了柱色谱分析，但也没成功。哎，估计学生们以后也不会找我帮忙了吧。

Q6.如果您被滞留在一个满是沙漠的孤岛上，只能选一个的话您会带什么书和音乐?

我很喜欢读书，只选一个很为难呀。嗯。。。那我带上我喜欢的一个作家John Fowles的《The Magus》吧，

CD的话我带上Hot Fuss的《The Killers》好了，但如果可能的话，我想带一台iPod。

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本文翻译自日文版化学空间： 小坂田 耕太郎 Kohtaro Osakada   原作者：Trogery12

翻译：Alberto Caeiro，校对：Hu Hao

小坂田　耕太郎（Kohtaro Osakada，1955年2月18日-），日本金属有机络合物化学，高分子化学家。现为东京工业大学化学与生命科学学院（前身为资源化学研究所）教授。图片：个人介绍。

2017年，小坂田　耕太郎因其在后过渡金属络合物中δ键的反应性和应用研究获得了当年日本结构化学学会奖。

经历

  • 1977 学士，東京大学
  • 1979 修士，東京大学大学院
  • 1982 博士，東京大学大学院
  • 1982 研究助理，東京工业大学
  • 1989 助理教授，東京工业大学
  • 1989 客座教授，分子科学研究所
  • 1995 访问教授，北卡罗来纳大学
  • 1999 教授，東京工业大学

获奖经历

  • 2015 高分子学会奖
  • 2016 关东工学教育协会奖
  • 2017 配位化学会奖

研究介绍

Osakada教授的研究是以金属有机配合物为基础，开展新金属络合物合成，聚合物和超分子化学研究。

1. 含硅桥键的平面多核金属复合物合成 (Synthesis of planar polynuclear metal complex with bridging silylene ligands) [1,2]

Osakada教授实现了含有四个钯原子的平面金属复合物的合成[1a]。在该复合物中，Si原子既是强的σ供体，其σ*轨道又是π电子受体，从而使复合物中Si-M键和M-M键能稳定存在，从而达到图中硅原子交织在金属之间的络合物结构。利用硅原子的特性，Osakada教授还实现了其他具有类似硅桥键结构的复合物合成[1,2]。

Planar metal complex with bridging silylene ligands

2. Transition metal catalyzed polymer synthesis

Osakada教授通过过渡金属催化剂实现了具有新型骨架聚合物的合成，如主链为Si-Si键的聚合物[3]和主链中有环己烷骨架的聚合物[4]。

Nickel-catalyzed polycondensation of silafluorene

Polymerization of methylenecyclohexanes catalyzed by diimine–Pd complex

3. Supramolecular structures embraced complexes synthesis & application [5,6]

Osakada教授对含有轮烷(rotaxane)结构的超分子的性质进行了深入研究，通过观察偏光色的变化，他们发现具有轮烷结构的超分子会由于热或光而发生晶体取向变化[5]。

Optical micrographs of rotaxane crystal under polarized light

他们还实现了轮烷分子作为配体的金属复合物合成，并利用金属配位作为驱动力实现了分子穿梭[6]。

参考文献

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 //www.gsbet888.com/chemists/2020/08/%e5%b0%8f%e5%9d%82%e7%94%b0-%e8%80%95%e5%a4%aa%e9%83%8e-kohtaro-osakada.html/feed 0 34240 Kyoko Nozaki //www.gsbet888.com/chemists/2020/04/kyoko-nozaki.html //www.gsbet888.com/chemists/2020/04/kyoko-nozaki.html#respond CS editor Wed, 15 Apr 2020 00:00:05 +0000 世界著名化学家 催化转化 芳烃合成 非均相催化 高分子 //www.gsbet888.com/?p=31342 本文作者：石油醚 概要 Kyoko Nozaki，(1964年2月9日- )，日本化学家，东京大学化学系教授，主要从事高分子和有机合成中的均相催化反应研究以及聚合反应研究。（Hitoshi Nozaki教授的女儿 ） 课题组主页：http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/nozakilab/indexE.html） 经历 1986年 京都大学工学院工业化学系获得学士学位（Prof. K. Utimoto） 1988年-1989年 加州大学伯克利分校交换生 （Prof. C. H.Heathcock） 1991年 京都大学获得博士学位（Prof. K. Utimoto） Thesis title “Studieson Triethylborane Induced Radical Reactions with Hydrides of Group14 Elements” 1991年-1999年 京都大学讲师 1999年-2002年 京都大学副教授 2000年-2003年 日本科学技术大学PRESTO研究员 2002年-2003年 东京大学副教授 2003年-至今   东京大学教授 获奖经历  1992 Inoue Research Award for Young Scientists 1994 Pfizer Award for Young Chemists in Synthetic Organic Chemistry,Japan 1996 Selected as Special Young Lecturer at the 70th Annual Meeting of The Chemical Society of Japan 1998 The Chemical Society of Japan Award For Young Chemists 2003 Award for the Outstanding Paper Published in Polymer Journal 2003 OMCOS prize 2004 Wiley Award of  The Society of Polymer Science, Japan […]

本文作者：石油醚

概要

Kyoko Nozaki，(1964年2月9日- )，日本化学家，东京大学化学系教授，主要从事高分子和有机合成中的均相催化反应研究以及聚合反应研究。（Hitoshi Nozaki教授的女儿 ）

课题组主页：http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/nozakilab/indexE.html）

经历

  • 1986年 京都大学工学院工业化学系获得学士学位（Prof. K. Utimoto）
  • 1988年-1989年 加州大学伯克利分校交换生 （Prof. C. H.Heathcock）
  • 1991年 京都大学获得博士学位（Prof. K. Utimoto）
  • Thesis title “Studieson Triethylborane Induced Radical Reactions with Hydrides of Group14 Elements”
  • 1991年-1999年 京都大学讲师
  • 1999年-2002年 京都大学副教授
  • 2000年-2003年 日本科学技术大学PRESTO研究员
  • 2002年-2003年 东京大学副教授
  • 2003年-至今   东京大学教授

获奖经历 

  • 1992 Inoue Research Award for Young Scientists
  • 1994 Pfizer Award for Young Chemists in Synthetic Organic Chemistry,Japan
  • 1996 Selected as Special Young Lecturer at the 70th Annual Meeting of The Chemical Society of Japan
  • 1998 The Chemical Society of Japan Award For Young Chemists
  • 2003 Award for the Outstanding Paper Published in Polymer Journal
  • 2003 OMCOS prize
  • 2004 Wiley Award of  The Society of Polymer Science, Japan
  • 2006 Japan IBM Science Award
  • 2007 Funny Dancer Award in 24th Synthetic Organic Chemistry Seminar
  • 2008 28th Saruhashi Prize
  • 2008 Mukaiyama Award
  • 2008 Asian Core Program Lectureship Award 2008 (China)
  • 2008 Asian Core Program Lectureship Award 2008 (Taiwan)
  • 2009 Mitsui Chemicals Catalysis Science Award 2009
  • 2009 Nagoya Medal (silver) 2009
  • 2012 ACS 2012 Organometallics Lecturer
  • 2013 40th G. Stafford Whitby Memorial Lectureship of the University of Akron
  • 2013 The Award of the Society of Polymer Science, Japan
  • 2013 Schlenk Lectureship
  • 2014 1st Chuck Casey Lecturer at University of Wisconsin-Madison
  • 2015 University of Fluorida, Tarrant Lecturer of Organic Chemistry, 2015
  • 2015 The 30th W. S. Johnson Lecturer
  • 2015 Arthur K. Doolittle Award
  • 2017 LAC L. M. Venanzi Distinguished Lecturer 2018 (ETH Zürich)
  • 2018 The Karl-Ziegler-Guest Professorship (Max-Planck-Institut für Kohlenforschung Mülheim)
  • 2019 August Wilhelm von Hofmann Lecture Award (Gesellschaft Deutscher Chemiker)
  • 2019 Earl Muetterties Lectureship Award (University of California, Berkeley)
  • 2019 Keggie Vallee Distinguished Lecturer (The Vallee Foundation)
  • 2020 72nd CSJ Award

学术活动

  • 1997- International Symposium on Homogeneous Catalysis (ISHC) International Advisory Board
  • 2003- Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry (Wiley) Editorial Board
  • 2003-2006 Dalton Transactions (RSC) International Advisory Board
  • 2003- Green Chemistry (RSC) Advisory Board
  • 2008-2013 Journal of the American Chemical Society (ACS) Editorial Advisory Board
  • 2009-2014 Organometallics (ACS) Editorial Advisory Board
  • 2009-2016 ChemCatChem (Wiley) Editorial Board
  • 2010- Chemical Science (RSC) Advisory Board
  • 2011-2013 Inorganic Chemistry (ACS) Editorial Advisory Board
  • 2011-2015 Catalysis Science & Technology (RSC) Advisory Board
  • 2014- Angewandte Chemie International Edition (Wiley) International Advisory Board
  • 2015- Chemistry Letters (CSJ) Senior Editor
  • 2018- Chemical Reviews (ACS) Editorial Advisory Board
  • 2018– Macromolecules (ACS) Editorial Advisory Board
  • 2019– Materials Chemistry Frontiers (RSC) Advisory Board

研究方向

Kyoko Nozaki 课题组主要在过渡金属催化的不对称合成，有机金属化合物介导的新的有机反应，均相催化有机和聚合物合成新反应等方面的研究。进一步扩展到通过课题组开发新的方法创造具有特殊功能的新材料，追求美丽化学创造幸福生活。（Figure 1）（合成创造新材料，美丽化学造福人类）

Figure 1 Kyoko Nozaki教授的研究方向

1.催化转化

1.1 氢甲酰化反应1-5

氢甲酰化（羰基合成）是一氧化碳和氢与烯烃在过渡金属催化合成醛的反应，这是一个很重要的工业反应。Nozaki课题组一直致力于开发新型过渡金属催化剂，从而提高氢甲酰化反应的催化活性，区域选择性以及成本效益。Nozaki教授将钌和铱催化应用于氢甲酰化反应及其逆反应，成功地将 1-烯烃选择性地制备烷基醛，1-烯烃一锅法制备烷基醇和长链脂肪族醛以高收率转化为相应的烯烃，一氧化碳和氢等多个反应（Figure 1）。对于从一些过剩的资源中获得有价值的材料有很重要的意义。

Figure 1 氢甲酰化反应

1.2 二氧化碳加氢制甲酸6-8

甲酸是被用作防腐剂和杀虫剂的重要化学物质。当前甲酸的工业生产通常使用一氧化碳和水，但是理想的生产过程将是二氧化碳的氢化。Nozaki 教授成功得将Ir-PNP配合物应用于二氧化碳氢化制备甲酸。（Ir-PNP催化剂是最高效的CO2加氢催化剂之一 ，达到TOF（周转频率）为150,000 h-1（当时最高的TOF）和TON（周转数）为3,500,000（历史最高））（Figure 2）。

Figure 2 CO2加氢制甲酸

1.3金属-配体的催化反应9,10

金属-配体可以实现独特的反应性和选择性。Nozaki研究小组研究带有氧化还原活性的过渡金属配合物对各种键裂解和键形成反应的催化活性，并开发了与各种极性官能团相邻的碳-碳单键直接或无受体的脱氢以及C-O键的氢解反应（Figure 3）。对于合成有机化学，药物化学和生物材料有重大的意义。

Figure 3金属-配体的催化反应

2.功能高分子的合成

2.1 环氧与二氧化碳的交替共聚11-14

二氧化碳用作合成化学的C1资源。利用二氧化碳的最有效方法之一是环氧化物与二氧化碳的共聚生产脂肪族聚碳酸酯。脂肪族聚碳酸酯工业化的主要缺点易碎性和催化剂的毒化聚合物。Nozaki教授开发环氧化物和二氧化碳的区域-规则共聚来提高聚碳酸酯的性能和开发新的方法减少催化剂毒性的方法。（（1）使用廉价且低毒的金属作为催化剂（Figure 4A）（2）聚合后有效去除剩余的催化剂（使用长链脂肪酸的相分离萃取来分离和回收催化剂(Figure 4B））

Figure 4环氧与二氧化碳的交替共聚

2.2 烯烃与极性单体的配位-插入共聚15-18

将极性官能团引入聚烯烃的主链中可以改善其功能，（例如亲水性，粘合性，可染性和可着色性）从而极大地扩展了聚合物应用范围。 为此Nozaki教授专注于烯烃与极性单体的共聚，这是合成官能化聚烯烃的最有效方法。迄今为止，已经实现了膦磺酸盐配体的钯催化剂（Figure 5A），双膦一氧化物配体的钯催化剂BPMO和IzQ配体的钯催化剂IzQO促进乙烯与各种极性单体的配位-插入共聚反应。还使用Pd / IzQO催化剂和膦磺酸盐催化剂来促进丙烯和极性单体的配位-插入共聚高效反应（Figure 5B）。

Figure 5烯烃与极性单体的配位-插入共聚

2.3 二氧化碳与二烯的共聚19

二氧化碳作为可再生的碳原料引起了很多科学家广泛的兴趣。因此，其转化需要额外廉价而丰富的能源来促使其高效利用来合成我们有用的材料。在这种情况下，由于二氧化碳和烯烃的聚合物合成的主要障碍在于二氧化碳的繁殖步骤是吸热的，导致二氧化碳和烯烃的聚合物合成仍是一项艰巨的任务。Nozaki教授通过使用亚稳的内酯中间体3-ethylidene-6-vinyltetrahydro-2H-pyran-2-one通过钯催化的缩合反应来规避二氧化碳和烯烃共聚的热力学和动力学障碍(Figure 6)。内酯中间体随后自由基聚合提供了高分子量的聚合物，其二氧化碳含量为33 mol％（29 wt％）。

Figure 6二氧化碳与二烯的共聚

3.芳烃化合物的合成

3.1多环芳烃的合成

3.1.1 螺旋烯的合成20-22

螺旋烯是具有螺旋手性的邻接芳香环，其特征性质来源于其准平面性和螺旋手性。Nozaki教授合成了含杂原子（如氮（N），氧（O），磷（P）和硅（Si））的五元环的螺旋烯类似物并发现它们表现出不同的特性。如，1）具有磷原子的膦酰螺旋烯，每种对映体以晶体状态堆积成柱状结构形成各向异性的晶体结构(Fig.7A）；2）具有硅或者sp3-碳，螺旋烯类化合物的圆偏振发光和荧光量子产率都是迄今报道的小分子中最高的（Fig.7B）；3）以脱质子化螺旋烯烃形成环戊二烯配体，合成了螺旋烯金属配合物，研究配合物的螺旋结构的反转行为和手性性质并发现了双钌配合物在溶液和固体中都表现出很强的磷光，与单金属配合物的非发射性质形成鲜明对比（Fig.7C）。

Figure 7螺旋烯的合成

3.1.2 含杂原子的多环芳烃的合成23,24

多环芳烃（PAHs）是一类由多个有机环组成的化合物，具有良好的物理性质，如导电性、半导电性、发光性等物理特性，特别是含杂原子的PAHs由于其结构中引入杂原子而受到广泛关注。尝试开发一种新的反应，用来构建包含杂原子结构的多环芳烃。到目前为止，开发了一种具有9a-氮杂苯甲酰结构的稠合偶氮甲基叶立德，经历了1，3-偶极环加成反应与不同的炔烃和烯烃反应。通过氧化脱氢，发现所得到的环加成物被转化为含有高度融合吡咯结构的多环芳烃，包括苯融合的氮杂蒽醌(Figure 8)。

Figure 8含杂原子的多环芳烃的合成

3.2 芳基聚合物的合成25,26

芳炔分子是有机化合物中引入邻芳基最有用的中间体之一。由于其LUMO含量很低难以控制芳炔的高反应性，因此芳烃聚合的例子很少。Nozaki教授重点研究了 [2.2.1] 氧杂环烯烃来作为芳炔的等价物，通过配位插入和脱水可转化为邻芳基化合物。到目前为止，Nozaki开发了当量芳炔的均聚反应，得到了具有萘环、蒽环和苯环的聚（o–芳基），并且还完成了当量芳炔分子与一氧化碳或乙烯的共聚(Figure 9)。

Figure 9芳基聚合物的合成

4.非均相催化剂

非均相催化剂已在石化工业得到广泛应用，约80%的基础化工产品是用多相催化剂合成的。由于非均相催化剂中催化活性中心的精准控制困难，使得更易于精准调节活性金属中心的空间和电子性质的均相催化剂在精细化学品的高区域选择性、立体选择性和对映选择性合成中发挥了不可替代的作用。Nozaki教授的目标是创造结构和功能上明确定义的非均相催化剂，兼具非均相和均相催化剂的优点，以发展具有高度挑战性的有机反应。

课题组宗旨

合成创造新材料，美丽化学造福人类

参考文献

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 //www.gsbet888.com/chemists/2020/04/kyoko-nozaki.html/feed 0 31342 Jeremiah A. Johnson //www.gsbet888.com/chemists/2017/11/jeremiah-a-johnson.html //www.gsbet888.com/chemists/2017/11/jeremiah-a-johnson.html#respond LuWenjie Tue, 28 Nov 2017 22:15:13 +0000 世界著名化学家 cage gel 高分子 //www.gsbet888.com/?p=16889 Jeremiah A. Johnson、19xx年xx月xx日、美国高分子化学家。麻省理工学院化学教授。（写真：MIT化学科） 经历 2004 华盛顿大学圣路易斯分校 生物医学工程与化学学院 毕业（Karen L. Wooley教授） 2009 哥伦比亚大学 博士学位 （Nicholas J. Turro教授、Jeffrey T. Koberstein教授） 2009-2011 加州理工大学 博士研究员（Robert H. Grubbs教授、David A. Tirrell教授） 2011-2015 麻省理工学院 助教 2016-2017 麻省理工学院 副教授 2017- 麻省理工学院 教授 获奖履历 2018 Nobel Laureate Signature Award for Graduate Education in Chemistry 2016 Young Talent Award (1st International Conference of Molecular Engineering of Polymers) 2015 Emerging Investigators (selected by Chemical Communications) 2014 DuPont Young Professor Award007 MacArthur Fellowships 2014 National Science Foundation Faculty Early Career Development Award 2014 3M Non-Tenured Faculty Award 2013 ACS PMSE young investigator 2009 PhD thesis recognized with Columbia University distinction 2008 Columbia University Hammett Award 研究业绩 高分子网络（network）形成中活套的定量与弹性理论的研究 高分子网络中，存在有在重合的时候生成的活套结构（图1）。这些活套结构，对高分子材料的弹性影响巨大，然而对于这些活套结构的定量非常困难。Johnson等人，开发出了一种利用可以化学分解的同位素标记的单体，实现了高分子网络中活套结构的定量（ILDaS; isotopic
labeling disassembly spectrometry）。利用该手法，构筑了缺少活套结构对高分子网络的弹性影响的基础理论（RENT; real elastic […]

Jeremiah A. Johnson、19xx年xx月xx日、美国高分子化学家。麻省理工学院化学教授。（写真：MIT化学科）

经历

2004 华盛顿大学圣路易斯分校 生物医学工程与化学学院 毕业（Karen L. Wooley教授）
2009 哥伦比亚大学 博士学位 （Nicholas J. Turro教授、Jeffrey T. Koberstein教授）
2009-2011 加州理工大学 博士研究员（Robert H. Grubbs教授、David A. Tirrell教授）
2011-2015 麻省理工学院 助教
2016-2017 麻省理工学院 副教授
2017- 麻省理工学院 教授

获奖履历

2018 Nobel Laureate Signature Award for Graduate Education in Chemistry
2016 Young Talent Award (1st International Conference of Molecular Engineering of Polymers)
2015 Emerging Investigators (selected by Chemical Communications)
2014 DuPont Young Professor Award007 MacArthur Fellowships
2014 National Science Foundation Faculty Early Career Development Award
2014 3M Non-Tenured Faculty Award
2013 ACS PMSE young investigator
2009 PhD thesis recognized with Columbia University distinction
2008 Columbia University Hammett Award

研究业绩

高分子网络（network）形成中活套的定量与弹性理论的研究

高分子网络中，存在有在重合的时候生成的活套结构（图1）。这些活套结构，对高分子材料的弹性影响巨大，然而对于这些活套结构的定量非常困难。Johnson等人，开发出了一种利用可以化学分解的同位素标记的单体，实现了高分子网络中活套结构的定量（ILDaS; isotopic
labeling disassembly spectrometry）。利用该手法，构筑了缺少活套结构对高分子网络的弹性影响的基础理论（RENT; real elastic network theory）。[1-3]

图1. 高分子网络的活套形成与ILDaS法。

立体规整性与排列可控的高分子合成法

合成高分子与生物高分子一样，基团的排列与结构的控制非常困难。Johnson等人通过 (i-ii)取代反应与官能团化反应、(iii) 脱保护、(iv)四种偶联反应、来控制高分子的立体规整性与基团的立体排列顺序、开发出了名叫IEG+（iterative exponential growth plus side-chain functionalization）的手法。[4-5]

图2. IEG+法。

高分子Ligand与通过有机金属构造体开发出的新型gel（polyMOC）

对于高分子network、架桥部位的分支数（f: branch functionality）是决定高分子特性的一个重要的要素。但是，一般的有机金属gel都是通过单一的金属作为架桥点，分支数限定在2-3个。为了突破这一限制，Johnson等人开发出了以有机金属分子笼为架桥点的高分子gel（polyMOC gel; polymer
metal−organic cage gel）。得到的gel拥有很多歌分支点，而且架桥点的一部分与其他的ligand进行配位，赋予了gel新的功能。[6-8]

图3. polyMOC。（一部分引用自论文[6]）

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关联文献

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  2. Zhou, H.; Schön, E.-M.; Wang, M.; Glassman, M. J.; Liu, J.; Zhong, M.; Díaz, D. D.; Olsen, B. D.; Johnson, J. A. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 9464. DOI: 10.1021/ja5042385
  3. Zhong, M.; Wang, R.; Kawamoto, K.; Olsen, B. D.; Johnson, J. A. Science 2016, 353, 1264. DOI: 10.1126/science.aag0184
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  6. Jiang, Y.; Golder, M. R.; Nguyen, H. V.-T.; Wang, Y.; Zhong, M.; Barnes, J. C.; Ehrlich, D. J. C.; Johnson, J. A. J. Am. Chem. Soc. 2016, 138, 9369. DOI: 10.1021/jacs.6b04964
  7. Zhukhovitskiy, A. V.; Zhao, J.; Zhong, M.; Keeler, E. G.; Alt, E. A.; Teichen, P.; Griffin, R. G.; Hore, M. J. A.; Willard, A. P.; Johnson, J. A. Macromolecules 2016, 49, 6896. DOI: 10.1021/acs.macromol.6b01607
  8. Wang, Y.; Gu, Y.; Keeler, E. G.; Park, J.; Griffin, R. G.; Johnson, J. A. Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 188. DOI: 10.1002/anie.201609261

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