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浙江大学张兴宏、张成建团队JACS:引发催化剂,巧用分子内氢键实现环内酯高效开环聚合

高分子科学前沿  · 公众号  · 化学  · 2024-09-12 07:53
    

主要观点总结

本文报道了浙江大学张兴宏、张成建团队研发的一类新型有机催化剂,用于催化环内酯的快速且可控开环聚合。该催化剂将硫脲和烷氧基金属设计在同一分子中,具有高活性、合成简单、易于规模化生产等特点。研究发表在J. Am. Chem. Soc.上。新型催化剂能够减少硫脲的用量,生成的聚酯结构明确、分子量可控,具有广泛的应用前景。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

随着塑料对环境的危害和石化资源短缺问题的加剧,开发可持续的聚合物成为迫切需求。环内酯开环聚合是一种获取可再生和生物降解聚酯的合成方法,但存在催化剂效率和聚合物结构控制的问题。

关键观点2: 研究重点

浙江大学团队研发的新型有机催化剂,将硫脲和烷氧基金属设计在同一分子中,实现了对引发剂/链末端的分子内活化,提高了聚合物的合成效率。

关键观点3: 研究成果

新型催化剂表现出高活性,转换数(TON)达900,转换频率(TOF)达4860 min⁻¹。生成的聚酯结构明确、分子量可控、分子量分布窄,具有极少的外消旋化和酯交换反应。催化剂的合成简单且易于规模化生产。

关键观点4: 研究机制

通过密度泛函理论(DFT)计算,揭示了催化剂的聚合机理,证明了引发剂/链末端的分子内活化策略的有效性。

关键观点5: 研究影响及前景

该研究为可持续聚合物的合成提供了新的途径,具有潜在的应用价值。所提出的引发剂/链末端的分子内活化策略对其他聚合反应催化剂的设计具有参考价值。


文章预览

作为20世纪最伟大的成就之一,塑料广泛应用于日常生活的各个方面。如今,全球每年生产的石化基塑料接近4亿吨。绝大部分石化基塑料难以在环境中降解,导致了严重的环境问题。除此之外,不可再生的石油和天然气资源面临短缺风险,高分子材料缺乏成本效益高的回收方法,从石油炼制到聚合物生产过程中产生的大量碳排放等一系列问题和挑战,使得人们希望开发可持续的聚合物,以减少对石化基塑料的依赖和对生存环境的危害。环内酯开环聚合(Ring-opening polymerization,ROP)是一种获取可再生和生物降解聚酯的合成方法。重要的挑战是研发新型催化剂,以进一步提高聚合物的合成效率并实现对聚合物结构的精确控制。 日前, 浙江大学 张兴宏 、 张成建 团队 报道了 一类可催化环内酯快速且可控ROP的新型有机催化剂 。他们将(硫)脲和烷氧基 ………………………………

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