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基于绿色循环和可持续发展的要求,具有良好(生物)降解性和可回收性的立体规整脂肪族聚酯的制备成为目前的研究热点之一。通过环酯的立体选择性开环聚合是实现脂肪族聚酯制备的重要途径。然而,目前对于聚合机制如何影响聚合反应立体选择性的理解仍旧不够,在一个催化体系中实现脂肪族聚酯的规整度控制仍然是一个长期存在的挑战。因此,本文基于对映体位点控制(ESC)和链末端控制机制(CEC)的聚合机理分析,报道了一种规整度可调控的外消旋正丙基乙交酯(nPrgl)立体选择性聚合的新方法(图1)。
图1 外消旋正丙基乙交酯的立体选择性聚合中规整度的调控
本研究中心硕士生李国杰通过对聚合条件的调节,分别实现了由对映体位点控制(ESC)主导的等规立体选择性聚合和链末端控制 (CEC)主导的杂规立体选择性聚合,利用同一催化剂体系制备了Pm值高达0.88的高度等规聚合物和Pr值为0.94的高度杂规聚合物。实验证明,溶剂化效应是调控聚合过程中立体选择性从等规到杂规转变的关键。此外,催化剂Sc[N(SiHMe2)2]3THF还表现出了催化解聚能力,实现了所得聚合物化学回收到高附加值化合物丁酸甲酯。聚合反应制备的等规和杂规聚合物具有相似的热性能,但粘弹性却存在显著差异,其中等规聚(nPrgl)表现出优异的粘结性能。
该研究工作丰富了科研人员对开环聚合领域中对映体位点控制机理(ESC)和链末端控制机理(CEC)的理解,为立体选择性聚合的设计提供了新的途径。
文章于2024年1月发表在ACS Catal.,文章信息:https://doi.org/10.1021/acscatal.3c04798