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环氧烷烃与环状酸酐交替共聚制备具有立构规整性聚酯的研究进展

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环氧烷烃与环状酸酐交替共聚制备具有立构规整性聚酯的研究进展

 

聚酯材料因具有优异生物相容性、可降解性和易加工的优势而备受关注。然而,现已商品化的聚酯产品(如:聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚乳酸(PLA)和聚己内酯(PCL)等),均存在生产过程能耗高、副产多、成本比重大等工程化生产类问题。因此,市场对低成本、可降解的新型聚酯材料的迫切需求与日俱增。目前,环氧烷烃与环状酸酐交替共聚是一条新颖、有效的制备聚酯材料的途径,且原材料种类丰富使得这一方法具有良好的工业应用前景。但截至目前,直接利用非手性环氧烷烃制备主链具有手性的立构规整性聚酯仍鲜为报道。

化工学院精细化工国家重点实验室吕小兵教授团队在环氧烷烃参与的立构规整性聚碳酸酯构建及其聚合过程中立体化学的控制研究中已取得了显著成果,并且随之在内消旋环氧烷烃与环状酸酐的去对称交替共聚制备立构规整性聚酯的研究领域实现重要突破(J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 11493–11496)。近日,该团队开发了一种新型手性双金属SalenAl(III)Cl配合物,实现了多种内消旋环氧烷烃与环状酸酐的去对称化交替共聚反应,制备出主链手性高达98%以上的立构规整性聚酯。尤为重要的是,大部分立构规整性的聚酯呈现半结晶性,具有120~250 oC的熔融温度。相关成果已发表于ACS Catal. 2019, 9, 1915−1922

基于此前研究,该团队开创性地实现了外消旋端位环氧烷烃与环状酸酐动力学拆分共聚反应。其研究表明,双金属手性Salen配合物可实现外消旋端位环氧烷烃中一种构型的对映异构体与环状酸酐实现交替共聚反应,并获得了立构规整性的聚酯和具有高对映体过量值(ee)的端位环氧烷烃。该催化体系对多种环氧烷烃与环状酸酐的催化共聚反应均能实现动力学拆分系数Krel>300的拆分效果,所制备的高立构聚合物的s-factor因子>300。其中,大部分立构规整性的聚酯为半结晶性,具有77~160 oC的熔融温度。相关成果已发表于J. Am. Chem. Soc., 2019, 140, 8937-8942

 

以上研究工作得到了国家自然科学基金(Grant 21690073)、教育部长江学者和创新研究团队(IRT-17R14)的大力支持。

 

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