近日,青島科技大學(xué)材料學(xué)部和高分子學(xué)院的泰山學(xué)者領(lǐng)軍人才李志波教授團(tuán)隊(duì)在無金屬催化體系開發(fā)和生物降解高分子材料制備領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。無金屬催化聚合對生物降解脂肪族聚酯在生物醫(yī)藥、微電子等領(lǐng)域中的應(yīng)用意義重大。五元環(huán)γ-丁內(nèi)酯是公認(rèn)的可替代石油基化學(xué)品的最佳生物質(zhì)衍生物之一,然而γ-丁內(nèi)酯本身的五元環(huán)沒有環(huán)張力,通常被認(rèn)為是“不可聚合”的單體。因此,通過γ-丁內(nèi)酯開環(huán)聚合制備高分子量生物降解聚酯是一項(xiàng)很有挑戰(zhàn)性的研究工作。
該團(tuán)隊(duì)的研究人員成功合成出一種新型環(huán)三磷腈堿CTPB(如圖1所示)。與傳統(tǒng)的磷腈催化劑相比,CTPB的合成方法簡單,成本低廉,可大批量制備。
圖1. 環(huán)三磷腈堿CTPB的合成
研究結(jié)果表明, CTPB對幾內(nèi)脂(ε-CL)和丙交酯(L-LA)具有非常高的催化活性,室溫條件下幾分鐘即可實(shí)現(xiàn)定量轉(zhuǎn)化;此外,CTPB還可以實(shí)現(xiàn)環(huán)氧丙烷和環(huán)氧丁烷的可控開環(huán)聚合。對于無環(huán)張力的五元環(huán)γ-丁內(nèi)酯,CTPB同樣具有很高的催化活性和選擇性,在-60 °C時(shí)轉(zhuǎn)化率高達(dá)98%,且可獲得高分子量(22.9 kDa)、窄分子量分布(D=1.27-1.50)的聚合物。
圖2. CTPB催化γ-丁內(nèi)酯開環(huán)聚合反應(yīng)。
該研究不僅拓寬了磷腈催化劑的種類,也為新型無金屬催化劑的開發(fā)提供了新的思路和方法。
相關(guān)工作發(fā)表于Angew. Chem. Int. Ed.2017,56, 12987-12990.
作者:Dr. Na Zhao, Dr. Chuanli Ren, Huaike Li, Yunxin Li, Prof. Dr. Shaofeng Liu,* and Prof. Dr. Zhibo Li*
論文鏈接:http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201707122/full
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