烯类单体的自由基聚合是制备高分子化合物的主要途径之一。相比于离子聚合和配位聚合,自由基聚合的一大难点在于立体化学控制:由于活性中心呈现平面构型,聚合过程可控性差,不容易获得高立构规整度的聚合产物。同时,立构规整度作为高分子的重要结构参数,对聚合物的结晶性、机械强度、玻璃化转变温度等性质均有显著影响。为了(部分)实现立构规整的自由基聚合,传统方法通常需要采用大位阻单体、特殊溶剂或添加当量/亚当量的Lewis酸,在成本和适用范围方面仍有提升空间。因此,能否发展通用的催化策略,控制自由基聚合反应的立体化学,是兼具科学意义和实用价值的重要命题。
针对这一问题,我们希望运用分子识别的原理,设计尺寸、位阻、电性合适的受体分子,通过非共价相互作用与聚合单体或聚合物链末端发生特异性结合。借助受体分子提供的空间位阻和不对称化学环境,连续诱导立体选择性的自由基加成反应,实现可控链增长,最终获得高立构规整度的聚合产物。进一步,将这类超分子催化剂与活性聚合技术相结合,尝试对聚合物分子量、端基和立体结构同时进行控制,服务于高性能聚合物材料的精准合成。