近期,研究中心在化学领域权威学术期刊《SCIENCE CHINA Chemistry》、《SCIENCE CHINA Materials》上连续发表3篇研究论文。这些成果均聚焦于高分子材料的从头设计与升级转化,为研究中心构建“分子设计-可控合成-定向解聚-升级利用”的闭环循环体系提供了理论依据和技术路径。
“分子从头设计”与“闭环循环”是实现绿色化学和循环经济的关键核心之一。团队长期致力于此方向研究,旨在通过基础理论的原始创新,推动相关技术的发展与应用。本次发表的三篇论文,主要研究内容如下:
(1)Efficient and selective closed-loop recycling of poly(L-lactic acid) to L-lactide enabled by catalyst/solvent cooperative effects(如图1). 本研究系统性地探究了一种高效且选择性高的解聚系统设计原理,利用商业可获得的催化剂二乙基锌(ZnEt2)与溶剂乙腈(MeCN)间的协同作用促进了快速酯交换反应,从而实现了聚L-乳酸(PLLA)闭环循环回收至单体L-丙交酯(L-LA)。该反应可以在10分钟内快速将PLLA转化为L-LA,同时控制内消旋丙交酯(meso-LA)含量在1%以下,同时乙腈的低沸点特性使得反应体系易于后处理,确保了回收的L-LA单体的较高产率和纯度。这项工作将为设计聚酯材料化学回收至单体(CRM)体系提供理论支持。
https://doi.org/10.1007/s11426-025-3022-1

图1 通过催化剂/溶剂协同效应实现PLLA到L-LA的高效和选择性闭环回收
(2)The catalyst enantiomer purity regulation strategy to access chiral poly(2-hydroxybutyric-co-glycolic acid) with tunable properties(如图2). 本研究提出了一种催化剂对映体纯度调控策略,实现了手性单体的区域选择性聚合:通过调节手性(BisSalen)Al催化剂的对映体纯度,成功合成出一系列具有不同区域选择性和G-G键含量的手性聚合物。性能测试显示,这些聚合物的力学性能与其区域选择性显著相关。该研究不仅为可控合成区域选择性可调的手性聚合物提供了有效途径,还深化了对其结构-性能关系的认知,为定制化开发手性功能聚合物材料及拓展其应用奠定了理论基础。
https://doi.org/10.1007/s40843-025-3718-3

图2 通过催化剂对映体纯度调控策略制备具有可调性能的手性聚(2-羟基丁酸-co-乙醇酸)
(3)Chemically recyclable chiral polyesters synthesis via kinetic resolution polymerization strategies(如图3). 针对手性材料领域发展所面临的合成难、表征难、机理研究难的核心问题,前期研究中心提出了“不对称拆分聚合”(AKRP)新概念,为手性聚合物材料的高效合成、机理研究与直接表征提供了新方法(Coord. Chem. Rev. 2020, 414, 213296)。近年来,AKRP的应用范围已扩展至基于手性识别的特定底物位点的靶向识别。研究中心按单体环尺寸分类,总结了代表性单体体系的AKRP的最新进展,重点阐述了AKRP衍生策略、催化剂创新、机理研究和材料性能方面的科学突破。
https://doi.org/10.1007/s40843-025-3754-1

图3 不对称拆分聚合反应的代表性单体
