浙江大学伍广朋研究员最新《Angew》!

2021-06-12 11:07:40 高分子科学前沿

环氧化物和环状酸酐之间的开环共聚(ROCOP)是用于生产脂肪聚酯的新兴技术。而脂肪聚酯在可降解生物医药设备等领域具有重要应用。与目前最常用的二酸或二酯与二醇的聚合缩合方法相比,ROCOP策略提供了一种原子经济性的方法,并且采用这种策略可以方便的通过多种单体的组合调节聚酯的性质。目前已经有超过20种环氧化物以及20种酸酐被报道可用于ROCOP策略中,理论上通过不同的组合可以合成超过400种可能的聚酯材料。而且,部分聚酯属于完全可持续材料,它们能够降解使其单体可回收利用,用于构筑这种可持续聚合物材料的单体包括柠檬烯氧化物,缩水甘油基环氧化物,环己烷氧化物,琥珀酸酐,邻苯二甲酸酐以及马来酸酐等。在过去的几十年中,对这一策略机理的不断深入理解,使得环氧化物和酸酐之间的ROCOP策略取得了重大进展,许多基于金属离子的催化剂被研发出来,极大地减少了这一聚合过程中可能发生的多种副反应。然而,尽管金属催化剂在ROCOP策略中发挥着重要的作用,但是它的使用也不可避免的在合成的聚合物中引入大量难以去除的金属残留物,这些残留物在聚合物的应用过程中可能会有较大的影响,例如在生物医药领域中。

为此,近几年,人们在不断地致力于寻找可以催化ROCOP过程的无金属催化剂。无论是金属还是无金属催化剂,都应该遵循如下三个原则:1)可以催化合成较高分子量的聚合物;2)具有较高的热稳定性;3)催化剂较易合成浙江大学伍广朋研究员团队研发了一种线型硼催化剂,可以在无金属情况下高活性催化多种酸酐和环氧化物的高效聚合,制备聚酯。该工作以题为“Record Productivity and Unprecedented Molecular-Weight for Ring-Opening Copolymerization of Epoxides and Cyclic Anhydrides Enabled by Organoboron Catalysts”发表在《Angewandte Chemie International Edition》上。

文章亮点:

1. 硼催化剂可以在无金属条件下催化多种环氧化物和环状酸酐之间的开环聚合。文中尝试使用三种环氧化物和五种环状酸酐,可以合成13种开环聚合的聚酯材料,说明该类型的催化剂对单体的适应范围较宽

2.催化剂具有非常好的热稳定性,在环己烷氧化物和琥珀酸酐单体开环聚合过程中,可以忍受超过180度的高温而保持其催化性质,观察不到任何副反应的发生;

3.可以催化合成较高分子量的开环聚酯。在催化环己烷氧化物和琥珀酸酐单体的开环聚合过程中,所产生的聚酯的分子量可以达到94.5 kDa,分散度仅为1.19;

4. 在环己烷氧化物/琥珀酸酐/催化剂为20000:10000:1的比例中,单体的转化数在150度条件下可以达到史无前例的9900,相当于每克催化剂可以生产7.4 kg的聚酯

全文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202104981

来源:高分子科学前沿

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