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  由路易斯酸性的烷基硼（親電中心）和親核性的季銨鹽或季鏻鹽組成的雙組分催化體系，以及分子內同時含有烷基硼和季銨鹽或季鏻鹽的雙功能催化體系，是近年快速發展的兩類非金屬聚合催化體系。這種構建雙組分和雙功能聚合催化體系的策略在經典的席夫堿金屬、卟啉金屬化合物等有機金屬催化體系中也得到了廣泛研究。

  近年來，浙江大學伍廣朋、楊貫文團隊開發了一系列可模塊化設計的雙功能有機硼催化劑，在環氧烷烴開環聚合制備脂肪族聚醚、環氧烷烴和二氧化碳共聚合制備聚碳酸酯以及環氧烷烴與環狀酸酐共聚合制備聚酯等方面表現出優異的催化活性（Acc. Chem. Res. 2021, 54, 4434-4448; Chem. Soc. Rev. 2024, 53, 3384-3456）。與有機金屬體系不同的是，雙功能有機硼催化劑在較大的濃度范圍內均表現出明顯高于類似的雙組分催化體系的聚合活性（J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 12245?12255）。盡管雙功能有機硼催化劑展現了比雙組分硼系催化劑更優的聚合活性，但尚有很多問題沒有得到很好的理解。比如：分子內和分子間的作用力如何影響聚合行為？以及這兩類催化劑在實現鏈結構精準控制上有何不同等基礎科學問題。 

圖1：雙組分和雙功能有機硼催化劑精準調控環氧烷烴、苯酐和二氧化碳三元共聚合：雙組分有機硼催化體系生成聚酯-聚碳酸酯嵌段共聚物；而使用雙功能催化劑得到的聚合物為梯度共聚物。

圖2：原位紅外表征雙組分和雙功能有機硼催化體系催化的三元共聚過程。

  值得一提的是，向環氧烷烴和二氧化碳共聚體系中引入環狀酸酐作為第三單體，是一種改善聚碳酸酯熱力學性能進而擴大其應用范圍的重要途徑，因而受到廣泛的關注和研究。但是，大多數催化體系難以調控二氧化碳和環狀酸酐的活性差異，所得聚合物多為嵌段共聚物。而雙功能有機硼催化劑卻可以得到一種罕見的梯度結構。基于雙功能有機硼催化劑獨特的催化性能，作者制備了一系列具有不同組成、分子量和熱性能的聚酯-聚碳酸酯梯度共聚物，拓展了環氧化物、二氧化碳和環狀酸酐三元共聚物制備和結構調控的方法。

  相關研究成果以“Insights into the Distinct Behaviors between Bifunctional and Binary Organoborane Catalysts through Terpolymerization of Epoxide, CO₂, and Anhydride”為題發表在Angewandte Chemie (2024, DOI: 10.1002/anie.202404207)上。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202404207