吉林大学化学学院张越涛

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张越涛，吉林大学教授。1977年生于黑龙江省佳木斯市。2004年于吉林大学化学学院获得有机化学理学博士并于同年留校工作。攻读博士期间从事金属有机化合物的合成及催化烯烃聚合反应的研究。合成了一系列含苯氧基侧链的限制几何构型钛茂催化剂，开发了一个全新一步合成茂金属化合物的新方法。2006年赴美国科罗拉多州立大学从事博士后研究。2009年工作于美国科罗拉多州立大学化学系，任职research scientist II。在此期间，与导师Eugene Chen合作从事茂金属化合物的合成与催化、有机硅化合物的合成与催化、FLPs(Frustrated Lewis Pairs)以及氮杂环卡宾（NHC）催化高分子合成、生物质降解与可再生能源等方面的研究。取得了许多开创性的成果，受到了国内外同行的高度关注。自从事科学研究迄今，共发表SCI收录论文42篇，（其中第一作者17篇。包括：J. Am. Chem. Soc. 4篇；Angew. Chem. Int. Ed. 2篇；Chem. Eur. J. 1篇；Macromolecules 2篇；Organometallics 3篇；Dalton Trans. 1篇；Energy & Fuels 1篇等），国际会议论文3篇。2013年入选国家“青年##计划”。并于同年回国工作，现任教于吉林大学化学学院，超分子结构与材料国家重点实验室。开展可再生能源和化学品研究工作。

张越涛
职　　称：教授
专　　业：高分子科学
研究方向：聚合物科学；可再生能源和化学品的开发和利用；金属有机化学；催化化学
联系方式
邮　箱：ytzhang2009@jlu.edu.cn
办公室：吉林大学唐敖庆楼A306室 0431-85167159
实验室：吉林大学唐敖庆楼A312室

研究兴趣
基于可再生单体的高性能生物塑料的催化合成（可持续发展聚合物的催化合成）；
非食物生物质降解成高附加值化学品或生物质能源的研究；
经典或沮丧Lewis酸碱对在聚合物合成中的应用；
金属有机或卡宾催化乙烯基极性单体的活性可控聚合；
有机硅催化的高效立体有则聚合物的合成。
荣誉奖励
中组部第四批“青年##计划”获得者（2013.03）.
代表性论文
10. Organocatalytic Conjugate-Addition Polymerization of Linear and Cyclic Acrylic
Monomers by N-Heterocyclic Carbenes: Mechanisms of Chain Initiation,
Propagation, and Termination
Yuetao Zhang, Meghan Schmitt, Laura Falivene, Lucia Caporaso, Luigi Cavallo, Eugene Y.-X. Chen
J. Am. Chem. Soc. (2013), pp. 17925-17942.
9. Conjugate-Addition Organopolymerization: Rapid Production of Acrylic
Bioplastics by N-Heterocyclic Carbenes.
Yuetao Zhang, Eugene Y.-X, Chen
Angew. Chem. Int. Ed. (2012), vol. 51, pp. 2465-2469.
8. Dinuclear Silylium-enolate Bifunctional Active Species: Remarkable Activity
and Stereoselectivity toward Polymerization of Methacrylate and
Renewable Methylene Butyrolactone Monomers.
Yuetao Zhang, Laura O. Gustafson, Eugene Y.-X, Chen
J. Am. Chem. Soc. (2011), vol. 133, pp. 13674-13684.
7. Hydride-Shuttling Chain-Transfer Polymerization of Methacrylates
Catalyzed by Metallocenium Enolate Metallacycle-Hydridoborate Ion Pairs
Yuetao Zhang, Lucia Caporaso, Luigi Cavallo, Eugene Y.-X, Chen.
J. Am. Chem. Soc. (2011), vol. 133, pp.1572-1588.
6. Catalyst-Site-Controlled Coordination Polymerization of Polar Vinyl
Monomers to Highly Syndiotactic Polymers
Yuetao Zhang, Lucia Caporaso, Luigi Cavallo, Eugene Y.-X, Chen.
J. Am. Chem. Soc. (2010), vol. 132, pp. 2695-2709.
5. Alane-Based Classical and Frustrated Lewis Pairs in Polymers Synthesis:
Rapid Polymerization of MMA and Naturally Renewable Methylene
Butyrolactones into High-Molecular-Weight Polymers
Yuetao Zhang; Garret M. Miyake, Eugene Y.-X, Chen.
Angew. Chem. Int. Ed. (2010), vol. 49, pp. 10158-10162.
4. High-Speed Living Polymerization of Polar Vinyl Monomers by Self-Healing  Silylium Catalysts
Yuetao Zhang, Frank Lay, Pilar García- García, Benjamin List, Eugene Y.-X. Chen
Chem. Eur. J.. (2010), vol.16, pp.10462−10473.
3. High-Speed Living Polymerization of Polar Vinyl Monomers by Self-Healing  Silylium Catalysts
Yuetao Zhang, Hongbo Du, Xianghong Qian, Eugene Y.-X. Chen
Energy Fuels (2010), vol. 24, pp. 2410-2417.
2. Structure-Reactivity Relationships in Bimolecular-Activated Monomer Polymerization of (Meth)acrylates Using Oxidatively Activated Group 14 Ketene Acetals
Yuetao Zhang, Eugene Y.-X, Chen
Macromolecules, (2008), vol.41, pp6353-6360.
1. Controlled Polymerization of Methacrylates to High Molecular Weight  Polymers Using Oxidatively Activated Group Transfer Polymerization Initiators
Yuetao Zhang, Eugene Y.-X, Chen
Macromolecules (2008), vol. 41, pp.36-42.

zhetengwan

xiehou

发展新型高效的活性可控聚合催化体系精准调控聚合物链段结构，是实现高分子材料高性能化的重要手段。受阻Lewis酸碱对（FLP）体系中同时存在着没有相互淬灭的Lewis酸和碱，利用二者协同催化效应在有机小分子合成方法学领域取得了丰硕的研究成果。尽管FLP也尝试应用于高分子合成领域，但是由于引发效率低且存在链回咬等副反应，一直未能实现活性可控聚合。针对上述问题，张越涛课题组近年来在FLP高效催化聚合物研究方面取得了丰硕的科研成果：
        1）首次利用强亲核能力的氮杂环烯烃（NHO）与大位阻的Lewis酸组成的FLP体系实现了甲基丙烯酸酯类单体的活性可控聚合（ACS Catal.2018,8, 3571）。该体系还可以分别实现环状内酯（Macromolecules 2017,50, 123）、丙烯酰胺单体的活性聚合（Polym. Chem.2019,10, 3597）、不对称双键单体的区域选择性活性聚合（Polym. Chem.2019,10, 4328）。
         2）利用胍基、膦碱组成的FLP体系特有的超高活性和稳定性实现了超高分子量PMMA（Mw~200万Da）的合成（Angew. Chem. Int. Ed. 2018,57, 17230），同样的体系还可以实现四种不同单体的序列可控高分子合成，得到了最高世界纪录的53嵌段序列可控高分子（Angew. Chem. Int. Ed.2020,59,11613）。
       3）2021年，课题组继续利用FLP催化体系的特征来发展高性能聚合物合成，具体的工作如下：
课题组利用氮杂环烯烃（NHO）与大位阻的Lewis酸组成的FLP体系实现了如下图1所示的含有两个共轭双键的山梨酸甲酯的1，4位选择性活性可控聚合。通过这种聚合方式得到聚合物通过简单的后处理就可以得到一系列具有(AB)n型交替序列结构的聚合物。这类利用传统的聚合方法是非常难以获得的（Zhao W C, Li F K, Li C K, He J H, Zhang Y T*, Chen C L*.Angew. Chem.Int. Ed.2021,60, 24306）。

图1：Lewis酸碱对催化山梨酸甲酯的1，4选择性活性聚合合成具有(AB)n交替序列结构的聚合物

        课题组利用FLP体系的催化独特性，在高性能热塑性弹性体合成方面取得了突破性进展。γ-甲基-α-乙烯基-γ-环丁内酯（MMBL）是一种生物质基可再生单体，其聚合物PMMBL具有优良的抗溶剂、抗摩擦和耐热性能，非常适合于作为ABA三嵌段热塑性弹性体的硬段。然而，由于该单体活性过高所导致的这类单体聚合后其它单体不容易聚合，因此，利用传统的加料次序方式很难与丙烯酸酯类单体合成三嵌段聚合物。课题组利用FLP的结构可调变性能，合成了一系列双官能度的Lewis碱，通过从中间向两边引发的方式成功得到了以PMMBL为硬段的弹性体材料。PMMBL的高玻璃转化温度使这类弹性体在130℃高温条件下仍然保持了比较好的弹性体性能（Bai Y, Wang H Y, He J H, Zhang Y T*, Chen E Y-X.Nat Commun.2021,12, 4874）。
         课题组最近还利用吡啶基的膦碱通过三步合成了一个双引发的膦碱体系，从而大大的简化的双官能膦碱的合成过程。同时利用双膦碱组成的FLP对于单体聚合时为零级动力学的特征，成功的实现了一步法合成三嵌段热塑性弹性体材料。由于FLP催化体系对于单体是零级动力学，这样单体浓度不会影响聚合反应速度，当两种单体的聚合速度有较大差距时就可以一步实现严格的嵌段聚合物，而不存在中间一部分随机共聚的发生。另外，由于两段聚合物优异的相分离特性使得所得的弹性体材料表现出良好的耐热性（180°C）和弹性回复性（95%），同时含有取代的芳香环结构的木质素基单体(M)SMA的引入还赋予聚合物可见光高透过，紫外光高屏蔽的性能（Wan Y, He J H, Zhang Y T*, Chen E Y-X. Angew Chem Int Ed, 2021, 60: Accepted,doi.org/10.1002/anie.202114946）。
         此外，课题组利用含有边臂效应的镁配合物与二醇组成的催化体系可以实现环内酯的活性可控聚合。该催化体系对于己内酯（CL）和戊内酯（VL）单体的聚合速度差异较大，因此通过双向的引发可实现一个从中间向两边的梯度渐变的随机共聚物的合成。该共聚物可以作为ABA热塑性弹性体的软段加以利用，其梯度中间随机无定形部分可以为聚合物提供高的应变，而其两端的均聚部分在拉伸过程中会出现应力诱导结晶现象，可提供更多的结晶区域相来承载更高的应力。该工作通过催化剂对聚合物链段微结构的控制，制备出了目前文献所报道的最高韧性（445MJ/m3）的材料，为高性能弹性体的强韧化提供了一个新思路（Zhao W C, Li C K, Yang X, He J H, Pang X, Zhang Y T*, Men Y F*, Cheng X S*.CCS Chem.2021,3,1522）。