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  開發(fā)綠色、高效的二氧化碳化學(xué)轉(zhuǎn)化方法，實(shí)現(xiàn)碳氧資源的綜合利用是當(dāng)下的研究熱點(diǎn)。在大力提倡開發(fā)可降解高分子材料以及碳中和、碳達(dá)峰的時代背景下，由二氧化碳和環(huán)氧烷烴交替共聚制備可降解聚碳酸酯材料備受矚目。該聚合反應(yīng)由于不涉及二氧化碳中碳價的變化，同時還可以利用環(huán)氧烷烴開環(huán)釋放的熱量，進(jìn)而在較溫和的反應(yīng)條件下實(shí)現(xiàn)聚合反應(yīng)的順利進(jìn)行。因此將二氧化碳高效轉(zhuǎn)化為可降解的高分子材料，具備“一石二鳥”的功效，也成為最受期待的二氧化碳化學(xué)利用的方式之一。

  雖然，二氧化碳基聚碳酸酯材料因其可降解性和原子經(jīng)濟(jì)性展現(xiàn)了良好的應(yīng)用前景，但目前可用于共聚合反應(yīng)的環(huán)氧烷烴單體種類比較單一，主要集中于含供電子性基團(tuán)環(huán)氧單體，如：環(huán)氧丙烷、環(huán)氧環(huán)己烷等。對于含吸電子官能團(tuán)的環(huán)氧單體，如當(dāng)下在環(huán)氧樹脂中用途廣泛的環(huán)氧氯丙烷卻鮮有涉及。這主要是因?yàn)�，在聚合反�?yīng)過程中環(huán)氧氯丙烷上的吸電子性基團(tuán)會使得活性鏈末端“回咬”，導(dǎo)致生成熱穩(wěn)定更高的環(huán)狀碳酸酯小分子化合物。值得指出的是，環(huán)氧氯丙烷是一類重要的化工原料，年產(chǎn)量高達(dá)200萬噸以上，同時約四分之一的產(chǎn)量可以用植物來源的甘油進(jìn)行生物發(fā)酵法制備。因此，從原料角度來講，二氧化碳和環(huán)氧氯丙烷都是可再生的反應(yīng)單體；從產(chǎn)物角度上來講，剛性氯甲基基團(tuán)的引入可以實(shí)現(xiàn)材料的性能（如阻燃性、熱機(jī)械性）的提升。因此實(shí)現(xiàn)二氧化碳和環(huán)氧氯丙烷的共聚合具有重要的研究意義和實(shí)用價值。

  近日，浙江大學(xué)伍廣朋研究員課題組報(bào)道了一類紙風(fēng)車型的四核有機(jī)硼催化劑，該類催化劑在溫和的反應(yīng)條件下（25–40 ℃）實(shí)現(xiàn)了二氧化碳與環(huán)氧氯丙烷的全交替共聚，聚合物選擇性和聚合物中碳酸酯單元含量均到達(dá)了99%以上；最高聚合物的分子量達(dá)到了36.5 kg/mol，聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到了45.4 ℃，均為該類材料報(bào)道的最高值。作者通過對催化劑晶體結(jié)構(gòu)的分析、聚合反應(yīng)動力學(xué)解析以及系列對比催化劑研究證明了分子內(nèi)四核硼催化劑設(shè)計(jì)的必要性，并提出了一種新穎的分子內(nèi)環(huán)形順序聚合的反應(yīng)機(jī)理：二氧化碳與環(huán)氧氯丙烷在分子內(nèi)四個硼中心輪流地交替插入和鏈增長。最后，作者通過密度泛函理論計(jì)算對提出的聚合機(jī)理進(jìn)行了驗(yàn)證。

  本文被選為本期的Supplementary Cover封面論文，楊貫文博士為論文的第一作者，伍廣朋研究員為論文的通訊作者。作者特別感謝上海大學(xué)石曉超教授在核磁測試上提供的諸多幫助。該論文得到了國家自然科學(xué)基金重大研究計(jì)劃（培育項(xiàng)目）、面上項(xiàng)目、浙江省杰出青年基金和浙江大學(xué)百人計(jì)劃啟動經(jīng)費(fèi)的支持。

  論文鏈接：Pinwheel-shaped tetranuclear organoboron catalysts for perfectly alternating copolymerization of CO2 and epichlorohydrin, 2021, 143, 3455-3465. (doi: 10.1021/jacs.0c12425) 

  https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/jacs.0c12425