基于受阻Lewis酸碱对化学(FLPs),复旦大学闫强课题组报道了首例气体响应动态凝胶共价材料,该材料自修复性能十分好。文章发表在Angew上,题目为“CO2-Cross-Linked Frustrated Lewis Networks as Gas-Regulated Dynamic Covalent Materials”。
Lewis酸碱理论是有机化学的核心理论之一,然而并非所有的Lewis酸碱都能形成加合物。早在1942年,H.C.Brown等人就发现2,6-二甲基吡啶和三甲基硼不能形成加合物,但这些现象并未得到重视。直到2006年,加拿大多伦多大学的Stephan课题组发现这类酸碱对可以可逆活化氢气,并提出“受阻Lewis酸碱对”(Frustrated Lewis Pairs)概念以来,FLP化学在小分子活化、储氢、材料等领域应用广泛。
FLP活化CO2的报道早就有,但将其用于材料化学比较少见。
复旦大学的闫强老师课题组设计了一种CO2交联的FLP聚合物,这种聚合物具有很好的CO2响应性,在高温下释放出CO2恢复为单体,而在室温下又可以与CO2发生聚合反应,是一种潜在的自修复材料。
Lewis酸B3和Lewis碱P3及其混合液在室温下都是透明液体,当与CO2反应后则生成乳白色凝胶,加热到60℃释放出CO2回复到透明状态(图a);图b和图c分别是磷谱和硼谱实验,键合CO2后位移发生明显改变;图d和图e是GPC实验,随着时间延长,交联CO2结构被破坏回复到单体状态。
该材料自修复性能很好,两根独立的(为便于观察,一根染色),放在一块能自修复连接起来(图a),拉伸比较长也不会断裂,可承受重物(具体参数可查阅原文)。CO2浓度越高,修复时间越长,自修复效果越好(图bcde)。
“受阻Lewis酸碱对(FLP)”概念自2006年由Stephan提出以来,由于在同一个分子中兼具Lewis酸和Lewis碱官能团,有很多特殊的反应性,相关研究十分火热,在小分子(H2、CO2、SO2、N2O、O2等)活化领域,这篇论文巧妙的利用了FLP可逆活化CO2的特点,将其做成CO2交联聚合物,值得有机化学家借鉴,拓展合成的范围。例如FLP可以活化SO2,能否基于此设计SO2响应的传感器?FLP化学在生物领域的应用还是空白,这方面是不是可以深入研究下?分子创造价值,合成改变世界,有机化学可以应用在生活的各个方面,但很多时候这些应用并不是有机化学家做出来的,有机合成工作者在合成分子时候可以好好思考所做工作的价值并做出一些延伸,创造一些或理论或实用上的价值。
来源:EOC