聚乳酸等綠色高分子材料的開發(fā)和應(yīng)用，是解決由傳統(tǒng)高分子材料帶來的白色污染、化石資源耗竭等問題，實(shí)現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略途徑之一。近年來，如何利用簡單、易得的催化劑，實(shí)現(xiàn)高效、可控、用戶友好的開環(huán)聚合反應(yīng)，繼而制備聚乳酸等可綠色高分子材料，成為了高分子化學(xué)界追求的重要目標(biāo)之一。
最近，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳昶樂教授課題組通過使用簡單、商業(yè)化的環(huán)酰胺，如ε-己內(nèi)酰胺、2-氧化吲哚等，與簡單的醇鹽，如甲醇鈉、甲醇鉀等結(jié)合，設(shè)計(jì)了一種新型的布朗斯特堿/路易斯酸雙功能催化劑。通過選擇合適的環(huán)酰胺，該催化劑能夠高活性且可控地聚合L-丙交酯，得到聚乳酸，同時還能夠催化ε-己內(nèi)酯和δ-戊內(nèi)酯的開環(huán)聚合，得到相應(yīng)的聚酯。其中，環(huán)酰胺的環(huán)狀結(jié)構(gòu)有利于形成布朗斯特堿/路易斯酸協(xié)同催化體系，對于高催化活性的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。作者還以環(huán)酰胺的pKa值作為定量指標(biāo)，證明了催化劑的堿性強(qiáng)弱對于調(diào)節(jié)聚合活性及分子量分布的重要作用，同時發(fā)現(xiàn)2-氧化吲哚與醇鈉的結(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)高活性、高可控性和選擇性的L-丙交酯開環(huán)聚合(3min內(nèi)，丙交酯轉(zhuǎn)化率大于90%，分子量多分散指數(shù)小于1.1)。作者還對布朗斯特堿/路易斯酸雙功能催化劑的形成機(jī)理作了進(jìn)一步的探討。
這一研究成果發(fā)表于美國化學(xué)會旗下的Macromolecules雜志上，論文第一作者為中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士生譚忱，通訊作者為中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳昶樂教授。
論文信息：
Chen Tan, Shuoyan Xiong, and Changle Chen*
Fast and Controlled Ring-Opening Polymerization of Cyclic Esters by Alkoxides and Cyclic Amides
Macromolecules, 2018, 51, 2048.
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.7b02697
