张越涛

男， 吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室， 教授/研究员/教授级高工或同等级别

学习/工作经历

1995.09-1999.06 吉林大学化学学院， 学士
1999.09-2004.06 吉林大学化学学院，博士
2004.06.30-2006.06.30 讲师， 吉林大学， 化学学院
2006.07-2009.10 博士后， 美国科罗拉多州立大学化学系， 合作导师，Eugene Y.-X. Chen
2009.11-2013.08 Research Scientist II， 美国科罗拉多州立大学化学系， 合作导师，Eugene Y.-X. Chen
2013.09-至今 教授，吉林大学， 化学学院

研究领域和兴趣

高分子化学与物理

主要业绩

申请人致力于解决人类社会所面临的能源与环境问题,围绕着生物质降解与可再生资源高分子合成展开研究。近5年，总计发表通讯作者SCI论文23篇，其中JCR分区为1区的论文14篇；申请专利7项，已授权2项；应邀分别为Nicholas和Dove主编的书籍撰写章节。具体工作如下：
（一）开发新型受阻Lewis酸碱对（FLP）体系，实现了多种可再生单体和石油基单体的活性可控聚合。
2018年，我们在FLP催化极性乙烯基单体活性聚合上取得了突破性的进展。利用强亲核性、位阻较大、环外双键被两个甲基取代的氮杂环烯烃（NHO）作为Lewis碱（LB），大大地提高了聚合反应的引发效率；利用中等酸性但位阻较大的(BHT)2AlMe作为Lewis酸在聚合过程中只能活化位阻较小的单体，但不能活化位阻较大的聚合物链末端的特性避免了链回咬而失活。首次实现了FLP催化甲基丙烯酸甲酯（MMA），甲基丙烯酸苄基酯（BnMA）的活性可控聚合及两者的二嵌段和三嵌段共聚反应。（ACS Catalysis 2018, 8, 3571–3578；中国发明专利：专利号2018101511178）
众所周知，聚合物的性能与分子量大小密切相关，当分子量高到一定程度形成超高分子量（Mn > 106 g/mol）聚合物时往往会展现出性能上的突跃。我们利用有机超强膦碱（咪唑啉-2-叶立德胺）基取代的膦化合物（IAP））与酸性适中但位阻较大的(BHT)AliBu2组成FLP体系，实现了超高分子量PMMA（Mn高达1927 kg/mol）的合成。（Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 17230–17234；申请中国发明专利：申请号2018112468398）
我们利用“不死”的FLP体系实现了四种具有不同亲疏水性的甲基丙烯酸酯类单体的53段序列可控聚合。53段是目前聚合物嵌段数的世界纪录，相比于以前21段的记录我们提高了大约2.5倍。不仅如此我们还把每一段的聚合度从dpn =10提高到了dpn =50，因此聚合物的总体分子量也是世界纪录的存在。另外该聚合体系还具有条件温和、反应速度快和容易被放大的特性。因此该合成方法展现出了非常好的应用前景（Angew. Chem. Int. Ed. 2020, 59, 11613–11619；申请中国发明专利：申请号2020102264014）。
（二）利用经典的有机化学方法实现了木质素模型化合物及木质素的降解
我们利用传统的有机人名反应Baeyer-Villiger （BV）氧化反应将氧化木质素模型化合物中惰性的酮羰基C-C键转化成活泼的酯羰基C-O键。所得的酯基化合物可以经过水解得到相应的小分子化合物。该反应条件温和，反应可以在室温条件下高效的进行，转化率可以达到100%。（Green Chemistry 2017, 19, 3135–3141；申请中国发明专利，申请号：2017103024618）。
利用Beckmann重排反应选择性的断裂了氧化木质素模型的C-C键。用H2NOH·HCl与氧化模型反应可以将羰基转化成具有顺反两种构型的肟。对于不含有γ-OH的肟而言，在SOCl2催化下，肟的羟基与反式位置的基团对调形成烯醇式，再转化为酮式，生成酰胺。在该条件下，苯甲酰胺会继续反应，降解成结构更稳定的苯乙腈和苯酚。当肟的结构中含有γ-OH时，我们可以得到2-取代噁唑。噁唑是一种常用的药物中间体，在药物合成中有非常好的应用前景。（Green Chemistry 2018, 20, 3318–3326）
相比于氧化木质素需要额外的步骤和消耗而言，木质素降解工业中最理想的方式应为直接从木质素出发实现高效的选择性降解。我们使用铱配合物为催化剂，在碱、PhSH存在下，通过质子耦合电子转移（PCET）反应在室温下实现木质素及模型化合物的一步可见光驱动的光催化解聚。这种简便的PCET光催化解聚策略为木质素中C-C键的选择性裂解提供了新的方向（Sci. Bull. 2019, 64, 1658–1666；申请中国发明专利，申请号：2019102739472）。
有了Ir光催化降解的成功经验，在蓝光激发下，商业可得、廉价的CeCl3光催化体系在DBAD存在条件下对多种β-O-4和β-1木质素模型化合物具有很好的普适性，均得到高产率、高选择性的Cα-Cβ键裂解产物醛和胺化产物—肼。肼是合成杂环化合物的重要中间体，可进一步合成四元环、六元环等氮杂环化合物，被广泛应用于医药、农药、杀菌剂等领域。HSQC 和GC测试证明了木质素Cα-Cβ键的裂解及胺化的小分子芳香化合物的生成，总的产率可以达到11.9 wt%。该研究工作提供了一种低成本、温和条件下木质素Cα-Cβ 键选择性裂解和产物胺化的光催化策略。为木质素解聚获得高附加值的平台化学品提供了一种方便、经济、可行的方法（CCS Chemistry 2020, 2, 107–117；中国发明专利，申请号：2019104893164）。
（三）开发了Lewis酸碱体系催化生物碱吲哚C3区域选择性硅（硼）烷化反应
我们利用B(C6F5)3实现了吲哚C3硅烷化反应，产率高达99%。该体系的成功得益于我们对室温条件下该反应的歧化反应本质的揭示：反应原料吲哚一半被氧化成了硅烷化吲哚，另一半被还原成了吲哚啉。在揭示了该反应的歧化反应本质的基础上，通过归一化歧化不断地把吲哚啉通过加热的方式原位的转化成原料吲哚，进而继续歧化，最终高产率的合成了C3硅烷化的吲哚。（J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 7399–7407；中国发明专利：专利号2017103061208）。
针对上一体系的问题，即Ph2SiH2反应比较复杂。我们用Lewis酸性更强的Al(C6F5)3代替B(C6F5)3。我们发现这个体系是一个热诱导的FLP体系，反应中生成的吲哚啉与Al(C6F5)3室温下生成非常稳定的加合物，可以阻止反应的进一步发生。但在加热条件下这个FLP体系可以活化硅烷

代表成果

1.Yun Bai, Huaiyu Wang, Jianghua He and Yuetao Zhang,* Rapid and Scalable Access to Sequence-ControlledDHDMMultiblock Copolymers by FLP Polymerization, Angew. Chem. Int. Ed.. 2020, 59, 11613-11619.
2. Yinling Wang, Jianghua He and Yuetao Zhang,* CeCl3-Promoted Simultaneous Photocatalytic Cleavage/Amination of Cα–Cβ Bond in Lignin Model Compounds and Native Lignin, CCS Chem. 2020, 2(3), 107-117.
3.Yinling Wang, Yue Liu, Jianghua He* and Yuetao Zhang,* Redox-neutral photocatalytic strategy for selective C-C bond cleavage of lignin and linin models via PCET process, Sci. Bull., 2019, 64 (22), 1658-1666.
4. Wuchao Zhao, Jianghua He and Yuetao Zhang,* Lewis pairs polymerization of polar vinyl monomers, Sci. Bull., 2019, 64 (24), 1830-1840.
5. Yun Bai, Jianghua He, Yuetao Zhang,* Ultra-High-Molecular-Weight Polymers Produced by the “Immortal” Phosphine-Based Catalyst System, Angew. Chem. Int. Ed. 2018, 57, 17230-17234.
6. Yuxi Han, Sutao Zhang, Jianghua He, Yuetao Zhang,* Switchable C−H Silylation of Indoles Catalyzed by a Thermally Induced Frustrated Lewis Pair. ACS Catal. 2018, 8，8765−8733.
7.Qianyi Wang, Wuchao Zhao, Sutao Zhang, Jianghua He, Yuetao Zhang,* Living Polymerization of Conjugated Polar Alkenes Catalyzed by N-Heterocyclic Olefin-Based Frustrated Lewis Pairs. ACS Catal. 2018, 8, 3571-3578.
8. Yinling Wang, Qianyi Wang, Jianghua He, Yuetao Zhang,* Highly effective C-C bond cleavage of lignin model compounds. Green Chem. 2017, 19, 3135-3141.
9. Yuxi Han, Sutao Zhang, Jianghua He, Yuetao Zhang,* B(C6F5)3-Catalyzed Catalyzed (Convergent) Disproportionation Reaction of lndoles. J. Am. Chem. Soc. 2017, 139, 7399-7407.
10. Qianyi Wang, Wuchao Zhao, Jianghua He, Yuetao Zhang,* Living Ring-Opening Polymerization of Lactones by N-Heterocyclic Olefin/Al(C6F5)3 Lewis Pairs: Structures of Intermediates, Kinetics, and Mechanism. Macromolecules, 2017, 50, 123-136

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