含杯芳烃聚合物的合成与应用

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收稿: 2007年6月,收修改稿: 2007年9月
 *国家自然科学基金项目(No.20434020)、国家重点基础研究发展计划(973)项目(No.2005CB623800)和中国博士后科学基金
资助
**通讯联系人 e-mail:zhiquan-shen@
含杯芳烃聚合物的合成与应用*
朱蔚璞 苟鹏飞 沈之荃**
(浙江大学高分子科学研究所教育部高分子合成与功能构造重点实验室 杭州310027)
摘 要 杯芳烃在主客体化学中是继冠醚和环糊精之后被广泛关注的第三代主体分子,能够选择性地
与客体分子或离子形成络合物。近年来,含杯芳烃聚合物逐渐受到人们的重视。结合聚合物稳定性好和易
于加工的特性,含杯芳烃聚合物将有望被开发成为新型功能高分子材料。本文详细介绍了含杯芳烃聚合物
的合成及其应用。
关键词 杯芳烃 聚合物 主链 侧基 星型
中图分类号:O63; O621.25 文献标识码:A 文章编号:1005-281X(2008)05-0720-09
Synthesis and Application of Calixarene Containing Polymers
Zhu Weipu Gou Pengfei Shen Zhiquan**
(Institute of Polymer Science, Key Laboratory ofMacromolecule Synthesis and Functionalization of
Ministry of Education, ZhejiangUniversity, Hangzhou 310027, China)
Abstract Calixarenes are highly versatile scaffolds for the design of 3-D cavities, and have been regarded as the
third generation of hostmolecules after crown ethers and cyclodextrins in supermolecular chemistry, which can selectively
form complexes with guest molecules or ions. Recently, calixarenes containing polymers have attracted much attention.
Due to the good stability and machinability of polymer materials, calixarenes containing polymers are expected to be
developed as novel functional materials, which have been widely studied in ion selective electrodes and membranes,
chemical and biochemical sensors and selective extraction of ions and neutral molecules. Based on the chain structures,
there are three kinds of calixarenes containing polymers: calixarene in polymer backbone, calixarene as polymer side
group and star polymerwith a calixarene core. In this paper, the recent progress on the synthesis and application of these
calixarenes containing polymers is reviewed.
Key words calixarenes; polymers; backbone; side groups; star
1 引言
杯芳烃是由若干个苯酚单元通过桥联而形成的
一类多苯环芳香族大环化合物,最早是通过复杂的
“多步片段缩合法”制备的。Gutsche等首先报道了
“一步法”合成对叔丁基苯酚在酚羟基邻位通过亚甲
基桥联的杯芳烃分子,改变合成条件,可以得到苯酚
单元数不同的杯芳烃分子(图1a),大大简化了杯芳
烃的合成方法,使该类大环化合物得以广泛研
究[1,2]。随后,具有类似结构的多种杯芳烃分子相继
被报道,如硫杂杯芳烃(图1b)[3],间苯二酚杯芳烃
(图1c)[4]等。
杯芳烃本

身具有多个紧密相连的羟基和一个π
体系洞穴,且上沿和下沿都易于选择性修饰,可以去
除或者引入适当的取代基,不仅可以固定所需要的
构象,还可以提高杯芳烃的溶解性,改善分子离子络
第20卷第5期
2008年5月
化 学 进 展
PROGRESS IN CHEMISTRY
Vol.20 No.5
 May, 2008图1 杯芳烃的化学结构
Fig.1 The chemical structures of calixarenes
 
合能力。许多杯芳烃及其衍生物都被报道能够与有
机分子或金属离子形成配合物[5—9],因此杯芳烃被
认为是继冠醚、环糊精之后更具发展潜力的第三代
主体分子,在主客体化学领域被广泛研究。已有一
些文献报道了杯芳烃在液膜传输、络合萃取、分子探
针、分子器件和传感器等领域的应用潜力[10—12]。但
是目前具有实际应用价值的杯芳烃材料还不多,这
可能是由于杯芳烃及其衍生物是小分子有机化合
物,存在难加工、易流失等缺点。把杯芳烃及其衍生
物通过化学键直接键合在聚合物上,制备含杯芳烃
聚合物,可以将杯芳烃主体分子的特性与聚合物材
料稳定性好、易于加工等优点结合起来,有望开发出
新型杯芳烃功能材料,克服小分子杯芳烃及其衍生
物的一些缺点[13,14]。含杯芳烃聚合物按链结构分主
要有:杯芳烃主链聚合物、杯芳烃侧基聚合物和以杯
芳烃为核的星型聚合物3类。本文详细综述了这3
类含杯芳烃聚合物的合成及应用。
2 杯芳烃侧基聚合物
将杯芳烃单元作为侧基引入聚合物中主要有两
种方法:一种是先制备主链聚合物,然后通过带有官
能团的杯芳烃衍生物同主链上官能团反应,将杯芳
烃单元“悬挂”到主链上(接枝法);另一种是先在杯
芳烃上引入可聚合基团,然后通过均聚或者和其他
单体共聚,实现杯芳烃单元作为侧基连接到聚合物
主链上(共聚法)。
2.1 接枝法
Shinkai等[15]较早地运用第一种方法将上沿磺
酸化的杯[6]芳烃成功地作为侧基接枝到聚亚乙基
亚胺主链上,发现其能有效地选择性萃取UO22+。
Yilmaz小组[16—21]将带有不同取代基团的杯[4]
芳烃单元作为侧基连接到聚丙烯酰氯和聚氯甲基苯
乙烯的主链上,发现不同的取代基团分别对Na+、
Fe3+、Li+、Hg+、Cd2+以及重铬酸阴离子有较好的选
择性萃取作用。
Alexandratos等[22]则用杯[4]芳烃的下沿二磷酸
酯化衍生物和交联的聚氯甲基苯乙烯反应,成功地
将杯[4]芳烃单元作为侧基接到主链上,发现其能高
效地络合Cs+、Fe3+和Pd2+,并对其络合机理进行了
研究。Agrawal等[23]采用相似的方法将上沿带有两
个缩氨基脲的杯芳烃衍生物和聚氯甲基苯乙烯树脂
反应,制备的螯合树脂用以浓缩和分离La3+、Ce3+、
Th4+和U6+等离子;他们又合成了侧基为羟肟

酸杯
[6]芳烃的树脂[24],该树脂同样对Ce3+、Th4+和U6+
离子表现出良好的分离性能。
Moller等[25]在杯[4]芳烃酯衍生物的下沿引入
了一个可聚合的双键基团,然后将其接入聚硅氧烷
链上,杯芳烃单元的成分最多可以达到37%(摩尔
比)。他们将该聚合物通过凝胶结晶法制得了选择
性离子传输聚合物膜,进行了Na+传输实验,指出当
膜中杯芳烃单元的含量达到一定程度时,被传输离
子可通过在杯芳烃单元之间的跳跃或迁移进行传
输,从而大大提高传输效率。
Rudkevich等[26]用烯丙基溴醚化杯[4]芳烃的下
沿的一个酚羟基,再通过硼氢化反应将双键还原为
醇羟基,然后接入到单甲醚化PEG5000的链末端,
制备了聚合物负载的杯芳烃材料,其中杯芳烃空穴
能捕获NO+离子,可以作为NO2/N2O4的化学选择
性传感器。
2.2 共聚法
用共聚法实现杯芳烃单元作为侧基连接到聚合
物主链上,一般是通过在杯芳烃的上沿或者下沿引
入一个可聚合的双键,然后通过自由基均聚合或者
同其他单体共聚合来实现。
Harris等[27]最早在杯[4]芳烃酯衍生物的下沿
引入一个丙烯酸酯双键,通过均聚得到了侧基为杯
[4]芳烃单元的聚合物,但经1H NMR分析,丙烯酸
酯的聚合度仅为6。
几年以后,Guillet小组[28]通过多步反应制备了
上沿为甲基丙烯酸酯取代的杯[4]芳烃衍生物,其与
2-(6-磺酸基-2-萘氧基)乙基丙烯酸甲酯钠盐共聚,
制备了水溶性的含杯芳烃单元的聚合物,并研究了
其荧光性质。
Blanda等[29]利用上沿经修饰的杯[4]衍生物分
别与甲基丙烯酸、丙烯腈或苯乙烯经自由基聚合成
了杯芳烃为侧基且保持锥式构象的几种聚合物,并
发现杯芳烃上沿与可聚合双键之间有较大距离时,
可以减小位阻制备高分子量的聚合物。
Malinowska等[30,31]也是在杯[4]芳烃酯的上沿引
·721·第5期朱蔚璞等 含杯芳烃聚合物的合成与应用入了一个甲基丙烯酰胺基团,然后同甲基丙烯酸甲
酯、丙烯酸异癸酯三元共聚,用这种材料制备的选择
性电极的寿命提高,而离子选择性没有降低。
施宪法等[32]通过在杯[4]芳烃上沿选择性硝
化、还原氨化、酰胺化合成了单丙烯酰胺化的杯芳烃
衍生物,如图2所示。将其与苯乙烯、醋酸乙烯酯、
甲基丙烯酸甲酯的自由基共聚产物显示出良好的质
子传递性能。
图2 单官能团可聚合杯[4]芳烃单体的合成[32]
Fig.2 The syntheses of calix[4] arene derivatives with one
polymerizable group at the upper rim[32]
 
杯芳烃的下沿有多个高反应活性的酚羟基可以
作为反应点引入可聚合的基团。Yilmaz等[33,34]合成
了带有腈基和冠醚基团的杯[4]芳烃丙烯酸酯衍生
物,为了减少下沿的聚合位阻,他们在丙烯酸单元和
杯芳烃之

间间隔了5个化学键。腈基杯[4]芳烃衍
生物和苯乙烯的共聚产物显示出对Hg+良好的选择
萃取性。Prata等[35]也用下沿带有一个苯乙烯基的
杯[4]芳烃同苯乙烯、二乙烯基苯悬浮聚合制备了线
型和交联的共聚物。
除了在杯芳烃上引入可聚合的双键,陈远荫
等[36]把杯[6]芳烃冠醚衍生物的下沿硅烷化,然后
通过溶胶-凝胶法和四乙氧基硅烷共聚制备了含杯
芳烃单元的有机硅树脂,并研究了其对过渡金属离
子和碱金属离子的吸附性能。Swager等[37,38]则在杯
[4]芳烃的下沿引入碘取代的并噻吩基团,通过偶联
反应制备了一系列杯[4]芳烃单元为“悬挂物”的聚
并噻吩、聚苯撑并噻吩等共轭高分子,发现其可以作
为Na+的选择性传感器。随后,他们又通过电化学
聚合合成了侧基为杯芳烃钨配合物高效导电高分
子,并发现对二甲苯对其导电率有很大的影响,可以
作为检测芳香族化合物的传感器[39]。
3 杯芳烃主链聚合物
对主链含杯芳烃单元的聚合物研究比较少,就
其合成来说主要有以下几种方法。
3.1 缩合聚合
Dondoni等[40,41]用双酚A与下沿二醚化的杯[4]
衍生物通过界面缩聚得到主链中含有杯[4]芳烃单
元的聚醚化合物(图3),其对Ag+的萃取选择性能
几乎是杯芳烃单体的10倍。他们认为这是由于杯
[4]芳烃进入高分子骨架后,其构象由锥式变为半锥
式所造成的。他们又在杯[4]芳烃的上沿或下沿引
入两个醇羟基分别同对苯二异氰酸酯(TDI)和双酚
A反应,得到了含有杯[4]芳烃单元的聚氨酯和聚醚
共聚物,其中含杯[4]芳烃单元的聚氨酯共聚物对
K+、Cs+、Ag+有良好的萃取选择性[42]。
图3 具有半锥式构象的杯[4]芳烃-双酚A聚醚[40]
Fig.3 Calix [4] arene-bisphenol-A copolymers with partial-
cone conformation[40]
 
Blanda研究组[43]用上沿经羟基或氨基修饰的杯
[4]芳烃和对苯二酰氯共聚,合成了杯[4]芳烃单元
在高分子骨架中呈锥式构象且具有较高分子量(Mw
=52 000)的聚合物(图4)。最近,Yilmaz等[44]在硫
杂杯[4]芳烃的下沿引入两个氨基,用相似的方法聚
合仅得到低分子量的齐聚物,由于硫元素的引入,该
齐聚物对重金属离子显现出良好的萃取性能。
Kim小组[45]以对叔丁基杯[4]芳烃为原料,合成
了上沿有两个氨基的杯[4]芳烃衍生物,并用该衍生
物和芳香族二酸酐以及芳香族二胺通过预缩聚和热
·722·化 学 进 展第20卷图4 具有锥式构象的杯[4]芳烃-对苯二酰氯聚(氨)
酯[43]
Fig.4 Calix [4] arene-terephthaloyl chloride copolymers with
cone conformation[43]
 
固化反应,制备了主链含杯[4]芳烃单元的聚酰亚胺
共聚物。和常规的聚酰亚胺相比,该聚合物的玻璃
化转变温度、折射率、光学各向异性和介

电常数等都
比较低,而热分解温度达到366℃,是制备化学传感
器和微电子器件等的良好材料。
杨发福等[46]也通过下沿带有酯基的杯[6]芳烃
和聚亚乙基亚胺缩聚,制备了含杯芳烃单元的网状
聚合物(图5)。该聚合物对Cu2+、Co2+、Ni2+等半径
较小的金属粒子具有很好的选择性吸附性能。
以上工作多集中在通过对杯芳烃的修饰引入可
供缩聚的基团,然后和其他单体共缩聚来实现杯芳
烃单元嵌入聚合物主链,这样得到的聚合物往往杯
芳烃单元的含量不高。为了研究杯芳烃聚集态对离
子的吸附性能的影响,Yamagishi等[47]合成了上沿和
下沿都是羟基的杯[6]芳烃,然后通过控制其和甲醛
的缩合程度制备了线型和低度枝化的高杯芳烃含量
的聚合物(图6)。该聚合物对碱金属离子的吸附性
能高于相应的杯芳烃单体,这主要是由于杯[6]芳烃
单元之间形成了新的阳离子络合点。
图5 基于杯[6]芳烃冠醚衍生物的网状聚合物的合成[46]
Fig.5 The synthetic route of calix[6]-1,4-crown-4-based netty polymers[46]
 
图6 上沿为羟基的杯[6]芳烃与甲醛的缩合聚合物[47]
Fig.6 Copolymer ofp-hydroxycalix[6] arene with parafor-
maldehyde[47]
 
3.2 加成聚合
加成聚合一般用于制备侧链型杯芳烃聚合物,
最近,Prata小组[48,49]报道了采用加成聚合方法合成
主链型杯芳烃聚合物的工作。首先合成了下沿带两
个苯乙烯基团的锥式构象的杯[4]芳烃衍生物,通过
悬浮自由基聚合制备了线型和交联结构的均聚物及
共聚物,杯[4]芳烃单元在聚合物中均保持了原有的
锥式构象。随后,他们又在杯[4]芳烃的下沿引入两
个苯乙炔基团,控制聚合条件,实现了杯芳烃衍生物
的环化聚合,得到了主链含杯[4]芳烃的共轭均聚物
(图7)[50]。
图7 主链含杯[4]芳烃的共轭均聚物[50]
Fig.7 Conjugated polymers having calix [4] arene units
incorporated into the main chain[50]
·723·第5期朱蔚璞等 含杯芳烃聚合物的合成与应用3.3 电化学聚合
Swager等[51]首次用电化学聚合制备了杯穴中带
有客体分子的杯芳烃钨配合物共轭高分子,发现客
体分子的性质会影响聚合物的导电性能。随后,他
们在杯[4]芳烃的上沿引入两个联噻吩基团,同样通
过电化学聚合制备了主链含杯[4]芳烃单元的导电
聚合物(图8)[52]。该聚合物中的杯芳烃单元仍然保
持锥式构象,研究发现质子掺杂能显著提高其导电
率。最近,该小组系统地研究了一系列下沿带有两
个烷炔基团的杯[4]芳烃衍生物聚合的条件,发现只
有半锥式构象的衍生物才能通过聚合得到高分子量
的主链杯芳烃聚合物[53]。
图8 杯芳烃-联噻酚导电聚合物[52]
Fig.8 Calix [4] arene-bithiopene conducting polymer[52]
4 以

杯芳烃为核的星型(树枝状)聚合物
4.1 杯芳烃下沿官能团引发聚合
杯芳烃下沿为环状排列的多个羟基,可以直接
引发聚合,也可以通过衍生化反应引入其他官能团
引发聚合。
4.1.1 杯芳烃酚羟基直接引发聚合
以杯芳烃的酚羟基直接引发可控聚合的报道较
少。我们报道了以对叔丁基杯[6]芳烃与钠直接反
应,得到杯[6]芳烃钠盐,引发环氧丙烷的阴离子开
环聚合,得到了以杯芳烃为核的六臂聚环氧丙烷
(PPO),其臂长可以由杯[6]芳烃和环氧丙烷单体的
投料摩尔比精确控制。臂末端均为羟基,以该星型
聚合物作为大分子引发剂,在三(2,6-二叔丁基-4-甲
基-苯氧基)镧的催化下,引发5,5-二甲基三亚甲基
环碳酸酯(DTC)开环聚合,得到了以对叔丁基杯[6]
芳烃为核,PPO-b-PDTC两嵌段共聚物为臂的两亲六
臂星型聚合物,每条臂均含有亲水链段(PPO)和疏
水链段(PDTC)[54],如图9所示。
图9 以对叔丁基杯[6]芳烃为核的六臂两亲星型聚合
物[54]
Fig.9 Six-armed amphiphilic polymer withp-tert-butylcalix-
[6]arene as core[54]
我们合成了两种光学活性单体,带唑啉环的
N取代马来酰亚胺: [(R)-PhOPMI]和
[(S)-PriOPMI],同样以对叔丁基杯芳烃钠盐为引发
剂引发这两种光学活性单体的阴离子聚合得到光学
活性的星型聚合物(图10)[55]。聚合物星型结构的
形成以及其光性质与聚合条件以及杯芳烃的类型密
切相关,在较高聚合温度下(80—100℃)可以得到预
期臂数的星型光学聚合物,但在此温度下形成的聚
合物由于无法形成主链螺旋结构而导致光学活性有
所降低;而在较低温度下聚合时(如0℃),所得聚合
物的臂数明显减少(只有1臂或2臂),但由于聚合
物链的规整度提高,使所得聚合物有较好的光学
活性。
图10 以杯芳烃为核的光学活性星型聚合物[55]
Fig.10 Optically active star polymer with calixarene as
core[55]
 
4.1.2 含卤素杯芳烃衍生物引发原子转移自由基
聚合
原子转移自由基聚合是一种有效的可控聚合反
应手段,采用多官能团引发剂,能够引发苯乙烯、丙
烯酸酯类等单体的聚合,制备臂数和臂长可控、分布
·724·化 学 进 展第20卷窄的星型聚合物。
Gnanou等[56—58]将对叔丁基杯芳烃酚羟基在三
乙胺的作用下和一系列的酰溴化合物反应,得到了
一系列每个苯酚单元都连有C

O
C
|
R
(CH3)Br基团
的衍生物(R为不同的取代基),与溴化亚铜和联二
吡啶作用,引发苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁
酯等单体的原子转移自由基聚合以及嵌段共聚合
(图11)。在单体与引发剂摩尔比较小的条件下
([M]/[I]<1 000),仅在较低转化率下(15%—20%)
才能得到分子量可控且分布窄的聚合物;而在较高
转化率下,由于分子间的

耦合作用,聚合产物的SEC
谱图呈现双峰,且数均分子量大于理论值。当单体
与引发剂摩尔比较大时([M]/[I]>6 000),可以很
好地消除分子间的耦合作用,能够在高转化率下制
备高分子量、窄分布且分子量可控的聚合物。
图11 含溴杯芳烃引发ATRP反应合成星型聚合物[58]
Fig.11 Synthesis of star polymer by ATRP from bromine
containing calixarene core[58]
 
随后,他们在前面工作的基础上,用已合成的末
端含溴的以杯芳烃为核的聚苯乙烯星型聚合物与2-
氨基-1,3-丙二醇反应,得到末端含有两个羟基的大
分子化合物,然后再与2-溴-异丁酰溴反应,使每臂
末端都含有两个活性官能团,用来继续引发苯乙烯
的原子转移自由基聚合[59,60]。这样的方法合成的以
杯芳烃为核的星型高分子是一种高度支化的具有多
层可控结构的,并且结构高度对称的dendrimer类型
大分子化合物(图12)。
Sawamoto等[61]报道了如图13所示的含氯对叔
图12 以杯芳烃为核具有dendrimer结构的聚苯乙烯[60]
Fig.12 Sketch of the different dendrimer-like polystyrenes
prepared by ATRP[60]
 
丁基杯芳烃衍生物,在三(三苯基磷)二氯化钌
[RuCl2(PPh3)3]和三异丙氧基铝[Al(OiPr)3]的催化
下引发甲基丙烯酸甲酯的活性自由基聚合,制备了
分子量可控的四臂、六臂、八臂星型聚甲基丙烯酸甲
酯。将该星型聚甲基丙烯酸甲酯选择性水解,使与
杯芳烃核直接相连的酯键断裂,得到线型聚合物,其
分子量正好为原星型聚合物的1/4或1/6或1/8,很
好地证明了其星型结构。
图13 含氯杯芳烃衍生物引发甲基丙烯酸甲酯ATRP反
应[61]
Fig.13 ATRP of methyl methacrylate initiated by a chlorine
containing calixarene core[61]
 
也有用含溴间苯二酚杯芳烃衍生物引发原子转
移自由基聚合的报道。Tenhu等[62,63]合成了如图14
所示的化合物,来引发甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯
酸丁酯的活性自由基聚合。由于间苯二酚杯芳烃上
官能团密度较大,8个引发点仅有4个具有活性,得
到四臂星型聚合物。给电子体对聚合活性的影响很
大,采用五甲基二乙烯基三胺、六甲基三乙烯基四胺
等含胺基化合物作为给电子体的引发体系,其聚合活
·725·第5期朱蔚璞等 含杯芳烃聚合物的合成与应用性明显大于以联二吡啶作为给电子体的引发体系。
图14 基于间苯二酚杯芳烃的多官能团ATRP引发
剂[62]
Fig.14 Chemical structure of resorcinarene-based multifunc-
tional ATRP initiators[62]
 
4.1.3 含醇羟基杯芳烃衍生物引发可控开环聚合
杯芳烃本身的酚羟基活性较弱,只能在较苛刻
的条件下引发聚合。通常用多元醇作多官能团引发
剂来制备星型聚合物,因此也可以在杯芳烃分子上
引入多个醇羟基,使杯芳烃成为这

种多官能团引
发剂。
图15 八羟基对叔丁基杯[8]芳烃衍生物引发环氧乙烷
阴离子开环聚合[64]
Fig.15 The anionic polymerization of ethylene oxide initiated
by an octafunctional calixarene core[64]
Gnanou等[64]以对叔丁基杯[8]芳烃为起始原
料,合成了下沿含有8个醇羟基的对叔丁基杯[8]芳
烃衍生物,通过这8个羟基分别引发环氧乙烷的阴
离子开环聚合,得到了分子量可控的以杯[8]芳烃为
核的八臂星型聚环氧乙烷(图15)。
我们[65]通过间苯二酚杯芳烃与氯乙酸甲酯的
醚化反应,制备了含有8个酯基的间苯二酚杯[4]芳
烃衍生物,用氢化铝锂将其还原,合成了下沿为8个
醇羟基的间苯二酚杯[4]芳烃衍生物,在三(2,6-二
叔丁基-4-甲基-苯氧基)钇的催化下,引发了ε-己内
脂的可控开环聚合(图16)。研究发现,间苯二酚杯
芳烃上沿的烷基链越长,聚合反应的可控性越好,当
R为C11H23时,每个羟基均可引发聚合,可制备高分
子量的八臂星型聚己内脂,且聚合物的分子量精确
可控,分布较窄。
图16 八羟基间苯二酚杯芳烃衍生物引发己内脂开环
聚合制备八臂星型聚己内脂[65]
Fig.16 Synthesis of eight arm poly (ε-caprolactone) from a
resorcinarene-based octafunctional core[65]
4.2 杯芳烃上沿官能团引发聚合
对叔丁基杯芳烃的对位叔丁基可以脱去,引入
功能基团来引发聚合,同样可以得到星型高分子。
这方面的研究很少,仅Kennedy组报道了一些工
作[66—71]。由对叔丁基杯[8]芳烃出发,通过5步反
应,合成了如图17所示的杯[8]芳烃衍生物,与三氯
化硼和四氯化钛组成三元催化体系,催化异丁烯、苯
乙烯的均聚合以及共聚合,能够得到以杯[8]芳烃为
核的八臂星型高分子。以杯[8]芳烃为核的八臂对
氯苯乙烯异丁烯嵌段共聚合物(PClSt-b-PIB),是一
种机械性能和热性能都很好的热塑性弹性体,拉伸
·726·化 学 进 展第20卷强度为22—27MPa,拉伸率为500%。
图17 上沿修饰的杯[8]芳烃衍生物引发异丁烯、对氯
苯乙烯的聚合[67]
Fig.17 Polymerization of styrene and isobutylene initiated
from the upper rim of calix[8] arene[67]
 
5 结语与展望
综上所述,杯芳烃及其衍生物具有独特的分子
离子识别能力和高度的结构可调性,已经在液膜传
输、络合萃取、分子探针、分子器件和传感器等领域
显示出应用潜力,为各国学者所重视。将杯芳烃键
合到聚合物上,既可保留杯芳烃的特性,又可以结合
聚合物稳定性好、易于加工的优点,为开发新型杯芳
烃功能材料提供新的途径。预期含杯芳烃聚合物的
合成和应用研究将进一步蓬勃发展。
参考文献
[ 1 ] Dhawan B, Chen S I, Gutsche C D. Die Makromolekulare
Chemie, 1987, 188: 921—950
[ 2 ]黄志镗(Huang Z T),杨联明(Yang L M)

.化学进展
(Progress in Chemistry), 1994, 6: 173—177
[ 3 ] Kumagai H, Hasegawa M, Miyanari S, et al. Tetrahedron Lett.,
1997, 38: 3971—3972
[ 4 ] Timmerman P, VerboomW, Reinhoudt D N. Tetrahedron, 1996,
52: 2663—2704
[ 5 ] Darbost U, RagerM, PetitS, et al. J. Am. Chem. Soc., 2005,
127: 8517—8525
[ 6 ] Arena G, Contino A, Gulino F G, et al. Tetrahedron Lett.,
2000, 41: 9327—9330
[ 7 ] Kon N, Iki N, MiyanoS. Org. Biomol. Chem., 2003, 1: 751—
755
[ 8 ] Blanda MT, Farmer D B, Brodbelt J S, et al. J. Am. Chem.
Soc., 2000, 122: 1486—1492
[ 9 ] Redshaw C. Coord. Chem. Rev., 2003, 244: 45—70
[10] Molenveld P, Engbersen J F J, Reinhoudt D N. Chem. Soc.
Rev., 2000, 29: 75—86
[11] Diamond D, McKerveyMA. Chem. Soc. Rev., 1996, 25: 15—
24
[12] De Namor AF D, Cleverley RM, Zapata-OrmacheaML. Chem.
Rev., 1998, 98: 2495—2525
[13]王丽(Wang L),施宪法(Shi X F),胡晓均(Hu X J),刘宇
(Liu Y).化学进展(Progress in Chemistry), 2002, 14 (3):
217—234
[14]张晓梅(Zhang XM),潘现军(Pan X J).现代化工(Modern
Chemical Industry), 2005, 25(Z1): 35—39
[15] Shinkai S, Kawaguchi H, Manabe O. J. Polym. Sci. Pol. Lett.,
1988, 26: 391—396
[16] Deligoz H, Tavasli M, Yilmaz M. J. Polym. Sci. Pol. Chem.,
1994, 32: 2961—2964
[17] Deligoz H, Yilmaz M. J. Polym. Sci. Pol. Chem., 1995, 33:
2851—2853
[18] DeligozH, YilmazM. React. Funct. Polym., 1996, 31: 81—88
[19] Yilmaz M. React. Funct. Polym., 1999, 40: 129—133
[20] Gungor O, Memon S, Yilmaz M, et al. React. Funct. Polym.,
2005, 63: 1—9
[21] Memon S, Tabakci M, Roundhill D X, et al. Polymer, 2005,
46: 1553—1560
[22] Alexandratos S D, Natesan S. Macromolecules, 2001, 34: 206—
210
[23] Jain VK, Handa A, Pandya R, et al. React. Funct. Polym.,
2002, 51: 101—110
[24] Trivedi UV, Menon S K, Agrawal YK. React. Funct. Polym.,
2002, 50: 205—216
[25] Klok H A, Eibeck P, Moller M. Macromolecules, 1997, 30:
795—802
[26] Kang Y L, Rudkevich D M. Tetrahedron, 2004, 60: 11219—
11225
[27] HarrisS J, Barrett G, McKervey M A. J. Chem. Soc. Chem.
Commun., 1991, 1224—1225
[28] Gravett D M, Guillet J E. Macromolecules, 1996, 29: 617—624
[29] Blanda MT, Adou E. Polymer, 1998, 39: 3821—3826
[30] Parzuchowski P, Malinowska E, Rokicki G, et al. New J.
Chem., 1999, 23: 757—763
[31] Malinowska E, Gawart L, Parzuchowski P, et al. Anal. Chim.
Acta, 2000, 421: 93—101
[32] Wang L, Shi X F, Jia P J, et al. J. Polym. Sci. Pol. Chem.,
2004, 42: 5259—6266
[33] Uysal G, Memon S, Yilmaz M. React. Funct. Polym., 2001,
50: 77—84
[34] Memon S, Uysal G, Yilmaz M. React. Funct. Polym., 2001,
47: 165—174
[35] Barata P D, Costa A I, Granja P, et al. React. Funct. Polym.,
2004, 61: 147—151
[36] Li HB, ChenYY. React. Funct. Polym., 2003, 55: 171—178
[37] Marsella M J, Newland R J, Carroll P J, et al. J. Am. Chem.
Soc., 1995, 117: 9842—9848
[38] Crawford K B, Goldfinger M B, Swager T M. J. Am. Chem.
Soc., 1998, 120: 5187—5

192
[39] Vigalok A, Zhu Z G, SwagerTM. J. Am. Chem. Soc., 2001,
123: 7917—7918
[40] Dondoni A, Ghiglione C, Marra A, et al. Chem. Commun.,
1997, 673—674
·727·第5期朱蔚璞等 含杯芳烃聚合物的合成与应用[41] Dondoni A, Ghiglione C, Marra A, et al. Macromol. Chem.
Phys., 1999, 200: 77—86
[42] Dondoni A, Marra A, Rossia M, et al. Polymer, 2004, 45:
6195—6206
[43] Blanda MT, Adou E. Chem. Commun., 1998, 139—140
[44] Tabakci B, Beduk A D, Tabakci M, et al. React. Funct.
Polym., 2006, 66: 379—386
[45] Kim S I, Shin T J, Ree M, et al. J. Polym. Sci. Pol. Chem.,
1999, 37: 2013—2026
[46] Yang F F, Guo H Y, Cai X Q, et al. React. Funct. Polym.,
2005, 64: 163—168
[47] Yamagishi T, Moriyama E, Konishi G, et al. Macromolecules,
2005, 38: 6871—6875
[48] Mendes A R, Grego rio C C, Barata P D, et al. React. Funct.
Polym., 2005, 65: 9—21
[49] Costa AI, Barata P D, Prata JV. React. Funct. Polym., 2006,
66: 465—470
[50] Costa A I, Prata J V. J. Polym. Sci. Pol. Chem., 2006, 44:
7054—7070
[51] Vigalok A, Swager TM. Adv. Mater., 2002, 14: 368—371
[52] YuH, Xu B, Swager TM. J. Am. Chem. Soc., 2003, 125:
1142—1143
[53] Yang Y, Swager TM. Macromolecules, 2006, 39: 2013—2015
[54] Zhu W P, Ling J, Shen Z Q. Macromol. Chem. Phys., 2006,
207: 844—849
[55] Lou L P, Jiang L M, Liu J Z, et al. Polym. Int., 2007, 56:
796—802
[56] Angot S, Murthy K S, Taton D, et al. Macromolecules, 1998,

31: 7218—7225
[57] AngotS, Taton D, Hizal G, et al. Polym. Prepr., 1999, 40:
348—349
[58] Angot S, Murthy K S, Taton D, et al. Macromolecules, 2000,
33: 7261—7274.
[59] Gnanou Y, Taton D. Macromol. Symp., 2001, 174: 333—341
[60] Lepoittevin B, Matmour R, Francis R, et al. Macromolecules,
2005, 38: 3120—3128.
[61] Ueda J, KamigaitoM, SawamotoM. Macromolecules, 1998, 31:
6762—6768
[62] Strandman S, Pulkkinen P, Tenhu H. J. Polym. Sci. Pol.
Chem., 2005, 43: 3349—3358
[63] Strandman S, Luostarinen M, Niemela K, et al. J. Polym. Sci.
Pol. Chem., 2004, 42: 4189—4201
[64] Taton D, Saule M, Logan J, et al. J. Polym. Sci. Pol. Chem.,
2003, 41: 1669—1676
[65] Gou P F, Zhu W P, Shen Z Q. J. Polym. Sci. Pol. Chem.
(submitted)
[66] Hull DL, Kennedy J P. J. Polym. Sci. Pol. Chem., 2001, 39:
1525—1532
[67] Shim J S, Kennedy J P. Polym. Bull., 2000, 44: 493—499
[68] Jacob S, Majoros I, Kennedy J P. Rubber Chem. Technol.,
1998, 71: 708—721
[69] Jacob S, Kennedy J P. Polym. Bull., 1998, 41: 167—174
[70] Jacob S, Majoros I, Kennedy J P. Polym. Mater. Sci. Eng.,
1997, 77: 185—186
[71] Jacob S, Majoros I, Kennedy J P. Macromolecules, 1996, 29:
8631—8641
·728·化 学 进 展第20卷

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