浙江大学伍广朋研究员课题组Angew：环氧化物和环状酸酐共聚制备高分子量聚酯
聚酯是人们日常生活中无处不在的聚合物。其中，半芳香性聚酯聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET），全球年产量超2亿吨，广泛应用于纤维、吹塑瓶和包装材料；脂肪族聚酯如聚己二酸/对苯二甲酸丁二酯（PBAT）由于具有较好的可降解性能和生物相容性，被广泛应用于可降解塑料和生物医学设备中，年产量均在百万吨以上。目前工业上主要采用的是二元酸（或二酯）与二醇缩合聚合制备聚酯，这种方法一般需要高温高真空以除去小分子副产物（水或醇），生产能耗较高，所得聚酯分子量分布宽。
相比于传统的缩聚法，环氧化合物与环状酸酐开环共聚制备脂肪族聚酯具有原子经济性、单体来源广泛、反应条件温和等优势，并且可以通过不同的单体组合轻松调节聚酯的性能。尽管经历了多年的发展，但是这一聚合反应用到的催化剂往往制备比较复杂，此外，聚合物中的金属残留以及难以制备高分子量的聚酯依然是这一聚合反应的重要难题。
近日，浙江大学伍广朋研究员课题组报道了一类具有超高催化效率的双功能有机硼催化体系。催化剂催化环氧环己烷和苯酐开环共聚可以实现94.5 kDa平均分子量，分子量分布仅为1.19。进一步降低催化剂用量，单体的摩尔转化数可达9900，对应的催化效率高达7.4公斤聚酯/克催化剂。同时，该催化剂可以有效地抑制聚合过程中的环氧均聚和酯交换等副反应，耐受温度高达180 °C。催化效率、催化剂耐受温度、聚合产物分子量均为目前报道的最高值。此外，对多种环氧和酸酐的筛选结果表明，该催化剂具有广泛的适用性，可以制备多种可降解聚酯高分子材料。最后，研究人员通过对催化剂晶体结构、聚合反应动力学、密度泛函理论计算以及核磁硼谱等手段，提出并证明了分子内酸碱协同聚合反应机理。
博士研究生谢瑞和张瑶瑶为论文的共同一作，伍广朋研究员为论文的通讯作者。该研究得到了浙江省自然科学基金和国家自然科学基金的支持。
论文链接：Record Productivity and Unprecedented Molecular-Weight for Ring-Opening Copolymerization of Epoxides and Cyclic Anhydrides Enabled by Organoboron Catalysts. Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60(35), 19253-19261.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202104981
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