脂肪族聚酯是一類具有降解性和生物相容性的高分子材料,目前在生物醫藥、組織工程、包裝等領域有一定的應用。環內酯的開環聚合是制備高分子量脂肪族聚酯的有效方法,但該方法可供選擇的單體種類十分有限,通常需要使用具有環張力的內酯(如四元環β-丁內酯,六元環δ-戊內酯、丙交酯、乙交酯,七元環ε-己內酯等),因此在源頭上限制了脂肪族聚酯的應用和發展。五元環的γ-丁內酯(γ-BL)具有可再生的綠色來源,價格低廉,是非常有潛力的環內酯單體,然而與其他張力環內酯不同的是,γ-BL的五元環結構環張力小、熱力學穩定性高,在以往的教科書和文獻中通常把它稱為是“不可聚合的”的單體。
2016年,洪繆研究員和Chen教授通過控制熱力學和動力學等條件,首次實現了γ-BL在溫和條件下的高效開環聚合,為制備綠色可回收高分子材料提供了新思路。該突破性工作迅速引起了科研界的廣泛關注,并由此發展了一系列可進行γ-BL高效可控開環聚合的催化劑,單體范圍也擴展到了γ-BL的衍生物,合成得到了結構新穎且可回收的高性能脂肪族聚酯材料。
中國科學院上海有機化學研究所洪繆研究員在《高分子學報》2019年第4期發表的特約綜述中系統評述了“非張力環”γ-丁內酯及其衍生物開環聚合的研究進展。第一部分闡明了γ-BL高效聚合的必要策略,并介紹了目前能進行γ-BL聚合的催化體系;第二部分則綜述了γ-BL衍生物的開環聚合,重點討論了催化劑結構與聚合行為、聚合物結構與聚合物性質之間的關系,不同催化體系的聚合機理,以及基于聚合-解聚循環的回收行為;最后,展望了γ-丁內酯及其衍生物的開環聚合在可回收高分子方面的前景和重點發展方向。
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doi: 10.11777/j.issn1000-3304.2019.18232
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