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  由路易斯酸性的烷基硼（親電中心）和親核性的季銨鹽或季鏻鹽組成的雙組分催化體系，以及分子內(nèi)同時(shí)含有烷基硼和季銨鹽或季鏻鹽的雙功能催化體系，是近年快速發(fā)展的兩類非金屬聚合催化體系。這種構(gòu)建雙組分和雙功能聚合催化體系的策略在經(jīng)典的席夫堿金屬、卟啉金屬化合物等有機(jī)金屬催化體系中也得到了廣泛研究。

  近年來，浙江大學(xué)伍廣朋、楊貫文團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一系列可模塊化設(shè)計(jì)的雙功能有機(jī)硼催化劑，在環(huán)氧烷烴開環(huán)聚合制備脂肪族聚醚、環(huán)氧烷烴和二氧化碳共聚合制備聚碳酸酯以及環(huán)氧烷烴與環(huán)狀酸酐共聚合制備聚酯等方面表現(xiàn)出優(yōu)異的催化活性（Acc. Chem. Res. 2021, 54, 4434-4448; Chem. Soc. Rev. 2024, 53, 3384-3456）。與有機(jī)金屬體系不同的是，雙功能有機(jī)硼催化劑在較大的濃度范圍內(nèi)均表現(xiàn)出明顯高于類似的雙組分催化體系的聚合活性（J. Am. Chem. Soc. 2020, 142, 12245?12255）。盡管雙功能有機(jī)硼催化劑展現(xiàn)了比雙組分硼系催化劑更優(yōu)的聚合活性，但尚有很多問題沒有得到很好的理解。比如：分子內(nèi)和分子間的作用力如何影響聚合行為？以及這兩類催化劑在實(shí)現(xiàn)鏈結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)控制上有何不同等基礎(chǔ)科學(xué)問題。 

圖1：雙組分和雙功能有機(jī)硼催化劑精準(zhǔn)調(diào)控環(huán)氧烷烴、苯酐和二氧化碳三元共聚合：雙組分有機(jī)硼催化體系生成聚酯-聚碳酸酯嵌段共聚物；而使用雙功能催化劑得到的聚合物為梯度共聚物。

圖2：原位紅外表征雙組分和雙功能有機(jī)硼催化體系催化的三元共聚過程。

  值得一提的是，向環(huán)氧烷烴和二氧化碳共聚體系中引入環(huán)狀酸酐作為第三單體，是一種改善聚碳酸酯熱力學(xué)性能進(jìn)而擴(kuò)大其應(yīng)用范圍的重要途徑，因而受到廣泛的關(guān)注和研究。但是，大多數(shù)催化體系難以調(diào)控二氧化碳和環(huán)狀酸酐的活性差異，所得聚合物多為嵌段共聚物。而雙功能有機(jī)硼催化劑卻可以得到一種罕見的梯度結(jié)構(gòu)。基于雙功能有機(jī)硼催化劑獨(dú)特的催化性能，作者制備了一系列具有不同組成、分子量和熱性能的聚酯-聚碳酸酯梯度共聚物，拓展了環(huán)氧化物、二氧化碳和環(huán)狀酸酐三元共聚物制備和結(jié)構(gòu)調(diào)控的方法。

  相關(guān)研究成果以“Insights into the Distinct Behaviors between Bifunctional and Binary Organoborane Catalysts through Terpolymerization of Epoxide, CO₂, and Anhydride”為題發(fā)表在Angewandte Chemie (2024, DOI: 10.1002/anie.202404207)上。

  原文鏈接：https://doi.org/10.1002/anie.202404207