Question

階式聚合是分子自組裝的方式之一；其基本過程是：把階式構件逐級連接到核心構件上，獲得具有一定結構、單一分子量的高分子。核心構件可以是單官能團或多官能團（必須完全等價）的小分子；階式構件是具備以下特點的小分子：含有一個（只有一個）可與核心構件縮合的官能團，同時含有一個或多個完全等價的可以轉化成跟核心構件相同官能團的基團。如：一元醇ROH可以用作制備核心構件，3-氨基丙睛H₂NCH₂CH₂CN可以作為階式構件。核心構件的制備及階式聚合反應示意如下：

（1）ROH + CH₂=CHCN → ROCH₂CH₂CN →

          ROCH₂CH₂COOH → ROCH₂CH₂COCl

（2）ROCH₂CH₂COCl + H₂NCH₂CH₂CN →

          ROCH₂CH₂CONHCH₂CH₂CN

         以下步驟同（l）中的第2、3步。

（3）經過n次重復得到

          ROCH₂CH₂CO（NHCH₂CH₂CO）_n NHCH₂CH₂CN

（4）最后通過水解、酯化封端，得到性質穩(wěn)定的高分子階式聚合物。

為了使階式聚合物的分子量盡快增加，可以選用多向核心構件和多向階式構件，

如：雙向核心構件：（CH₂OCHCH₂COCl）₂

        　　　雙向階式構件： HNCH­₂CH₂OCH₂CHCN）₂

7－1．

寫出上述雙向核心構件與單向階式構件的一次、兩次和n次縮合得到的階式聚合物的結構式（不要忘記封端�。�。

7－2．選擇適當原料制備雙向階式構件 HNCH₂CH₂OCH₂CH₂CN）₂。

7－3．

寫出上述雙向核心構件和雙向階式構件一次和兩次縮合得到的階式聚合物的結構式（不要忘記封端�。�。

7－4．說明這種階式聚合的名稱中“階式”二字的意義。

7－5．

為什么多向階式聚合需要的核心構件和階式構件要求相關的官能團“完全等價”？甘油能否用作制備階式聚合所需的多向核心構件？β―氨基葡萄糖能否用作制備階式聚合所需的多向階式構件？

7－6．

多向階式聚合時，分子量增長速度很快。目前已經實現了四向核心構件和三向階式構件之間的階式聚合，并得到了分子量高達60604的高分子。請你寫出制備這個四向核心構件所需要的起始原料和三向階式構件的結構式，并選擇簡單的原料（C₁、C₂和C₃的任何有機化合物）分別制備它們。

Answer 1

7－l．（3分）

    （CH₂OCH₂CH₂CONHCH₂CH₂COOR）₂

    （CH₂OCH₂CH₂CONHCH₂CH₂CONHCH₂CH₂COOR）₂

    ［CH₂OCH₂CH₂CO（NHCH₂CH₂CO）_nOR］₂               （每個1分）

7－2．（2分）每步1分

  

7―3．（3分）

      一次縮合得到的階式聚合物：              （1分）

  

      兩次縮合得到的階式聚合物：              （2分）

 

7－4．（l分）

階式二字的意義是：在階式聚合反應中，階式聚合物的分子量（或分子大小）以幾何級數增長。

7－5．（3分）

      如果相關的官能團不等價，反應活性將出現差別，不能保證縮會在各個活性中心同時進行，分子的增長或分子量的增加將無法控制。（1分）

      甘油不能作為多向階式聚合的核心構件，因為其3個羥基不等價；（1分）

      β-氨基葡萄糖不能作為多向階式聚合的階式構件，因為其4個羥基不等價。（1分）

7－6．（6分）

      四向核心構件的原料：C（CH₂OH₄)₃（ 1分）

                          （2分）

  三向階式構件：H₂NCH₂C（CH₂OCH₂CH₂CN）₃       （1分）