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可降解Beplay体育软件的春天即将到来了么?

发布: 2016-03-14 | 来源:广东Beplay体育软件网-广东省Beplay体育软件工业协会 | 编辑:gdpia | 查看:

        高分子的出现无疑给人们的生产和生活带来了极大的便利,几乎随处都能看到它的身影。不过,由于其多为石油基原料制备而成,且在制备过程中需要用到金属催化剂,因此可持续性较差,并会对环境带来很大的隐患,随后而来的“白色污染”问题也令人忧心。近年来开环聚合法(ROP)以内酯小分子开环聚合成可生物降解的脂肪族聚酯备受关注。但是该方法通常需要在高温(160度左右)以及超高压的严苛条件下才能进行,因此开发新型的温和条件制备可降解的Beplay体育软件制品成为竞相追逐的热点。

        2015年底,美国科罗拉多州立大学的华裔化学家Eugene Chen教授和他团队中的博士后Miao Hong在《Nature Chemistry》杂志上发表了一个令人惊喜的研究成果——“可回收”的生物Beplay体育软件(相关阅读:“美国总统绿色化学挑战奖”华裔得主发明真正化学意义上“可回收”的生物Beplay体育软件)。

图片来源:source.colostate.edu

        在该篇论文中(假定机理详见下图),作者尝试了金属催化剂与一些强碱,最终发现La金属螯合催化γ-丁内酯(GBL),成功在低温条件下实现内酯的开环聚合,得到了线形与环状两种聚合产物,最高转化率高达90%。最为重要的是:所得聚合物可以在加热条件下回到单体,实现降解循环利用。这篇文章实现了从无到有的突破,但是还是存在一个显著的问题——还需要使用金属催化剂。众所周知,金属催化剂价格昂贵,并且可能污染产物。


        为了解决这个问题,而且之前的工作也证明利用有机碱亦可得到聚合产物,Eugene Chen教授和Miao Hong博士于是再度做出改进,使用了一种更强的有机碱tert-Bu-P4,在容易拔氢的同时该分子的正离子也有利于稳定γ-丁内酯拔氢后的负离子(具体机理请看下图),首次在不使用金属催化剂的情况下实现了γ-丁内酯的低温开环聚合。(Towards Truly Sustainable Polymers: A Metal-Free Recyclable Polyester from Biorenewable Non-Strained γ-Butyrolactone. Angew. Chem. Int. Ed., 2016. DOI: 10.1002/anie.201601092)

        这一次他们依然实现了高达90%的单体转化率,并且用时更少(四个小时或更短),可得到高分子量的聚合物(Mn高达26.7 kg/mol)。所得到的聚合物产品为粉末状,并表现为聚酯材料的典型特征,可被浇铸成不同的形状。而最重要的,这些聚酯产品完全可回收,对其进行加热就可使其转化成纯的单体。作者强调:“使用有机聚合的方法得到的Poly-GBL可完全转化成纯单体而得到回收,要做的仅仅是对这种聚合物进行加热。”

        由于该反应没有金属催化剂参与其中,因此对于那些强调“无金属”的产品和工艺来说(例如生物制药),该反应特别有吸引力。

来源:X-MOL
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