在聚合體系中能控制聚合反應的高分子鏈稱為高分子模板，用高分子模板與單體聚合稱為鑄型反應或模板聚合。利用模板聚合可以控制聚合物分子的結構。
基本介紹
- 中文名：模板聚合
- 外文名：template polymerization
- 別名：鑄型反應
- 領域：工程技術
簡介,原理,利用酸鹼基團之間的相互作用,通過氫健的作用,具體反應,
簡介
模板聚合（matrix polymerization;replica polymerization ）
原理
模板聚合的原理是基於模板高分子的組成單元與單體小分子之間的相互作用，如氫鍵、離子吸引、電子給體和受體的相互作用或形成共價鍵等，這種作用為單體的聚合創造有利的條件，提供可以仿效的樣板。實現模板聚合的方式主要有以下幾類。
利用酸鹼基團之間的相互作用
通過含有酸性基團（或鹼性基團）的高分子與含有鹼性基團(或酸性基團)的單體之間的相互作用，可以實現模板聚合。例如以聚苯乙烯磺酸PSSA為模板使4－乙烯吡啶VP進行聚合,PSSA在水溶液中高度解離，呈伸展狀態，被水合氫離子包圍，一旦4－乙烯吡啶進入溶液之中，就中和酸離子,沿高分子鏈呈化學計量的吸附,吡啶基團被季銨化,形成吡啶基朝著高分子模板和乙烯基向著外側的有規則的排列。聚合時，增長鏈與高分子模板結合。VP聚合速率隨PSSA濃度增加而加快，當PSSA單元與VP的摩爾比為1:1時,聚合速率最快，只有與PSSA形成鹽的VP發生聚合。聚乙烯吡啶季銨鹽高分子鏈通過生成鹽與PSSA高分子鏈以下列方式相結合：
當聚甲基丙烯酸作為模板時,2－乙烯吡啶很容易自發聚合，得到間同立構聚2－乙烯吡啶。聚N－乙烯吡咯烷酮的結構式如下：
結合
結合它可作為甲基丙烯酸聚合的模板，以提高其聚合速率。聚亞乙基亞胺
聚N-乙烯吡咯烷酮的結構式
聚N-乙烯吡咯烷酮的結構式可作為模板進行丙烯酸的聚合，當模板單元與單體的摩爾比為1:1時,丙烯酸的聚合速率最快。若在此體系中加入無聚合性的有機酸，就會引起有機酸與單體之間的吸附競爭，使模板效應顯著降低。 利用電子給受體(A－D)電荷轉移的作用：高分子電子給體（或受體）與單體電子受體（或給體）之間通過電荷轉移可以實現模板聚合。例如，馬來酸酐為強電子受體,在一般條件下不發生自聚，但在聚4－乙烯吡啶等給電子體存在下,由於兩者之間有著A-D電荷轉移相互作用,就可以進行自聚得到馬來酸酐聚合物。但在4－乙烯吡啶和苯乙烯共聚物存在下，只能得到含馬來酸酐很少的黑色樹脂,由此證明聚4－乙烯吡啶的模板作用。所得的聚馬來酸酐反轉來又可作為給電子單體 4－乙烯吡啶聚合的模板。由於模板的存在，反應速率加快，產物聚4-乙烯吡啶的聚合度與所用的模板聚馬來酸酐的聚合度是相對應的。
聚亞乙基亞胺
聚亞乙基亞胺通過氫健的作用
在多肽合成中，N－羥基－α－胺基酸內酐NCA在聚肌氨醯二乙胺存在下進行開環聚合,由於NCA分子通過形成氫鍵被吸附在聚肌氨酸鏈上，因此聚合速率增大，可認為是一種模板效應。在生物遺傳過程中,核酸是一種遺傳物質,通過核酸鹼基之間的氫鍵作用,以脫氧核糖核酸DNA為模板產生核糖核酸RNA,從模板上轉錄信息，從而達到把親代的某些特徵傳給子代的目的。 與單體的共價鍵結合的模板聚合 用經特殊方法合成的具有一定分子量的甲酚甲醛低聚物作模板，使它們的酚基與丙烯醯氯單體反應生成丙烯酸的酯，在苯中極度稀釋後，用偶氮二異丁腈引發聚合，然後水解，得到了具有相應分子量的聚丙烯酸產物。它雖然屬於低聚物的範疇，但從得到的原定分子量的“複製物”來說，確實為模板聚合。
模板(T)與單體(M)形成複合物
模板聚合
模板與“複製”高分子的分離