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  利用廉價、無毒和可再生的二氧化碳（CO₂）制備高分子材料是一個經久不衰的主題。目前利用CO₂制備得到的高分子僅限于聚碳酸酯、聚氨酯和聚脲等，因此，開發(fā)新型CO₂聚合反應并制備新型高分子材料具有重要意義。

  五元環(huán)狀碳酸酯（5CC）是一類重要的化工產品，具有溶解性好、沸點高、毒性低等優(yōu)點，在有機和高分子合成等方面具有廣泛應用。在已報道文獻中，5CC基聚合物合成路線繁瑣，產率較低。因此，開發(fā)一種新型簡便、高效制備5CC基功能聚合物的聚合反應至關重要。

近期，華南理工大學唐本忠院士團隊秦安軍教授等建立了高效的CO₂和炔類單體的聚合反應并“一鍋法”制備了5CC基聚合物。如圖1所示，作者通過系統(tǒng)的條件優(yōu)化，建立了鈀催化的常壓CO₂、炔丙醇和鹵代芳烴單體的聚合。該聚合反應具有很高的反應活性，可在30分鐘內以95%的產率得到分子量高達42500的聚合物。

圖1. 鈀催化的CO₂和炔類單體的新型聚合反應

  作者與浙江大學凌君教授等合作通過密度泛函理論（DFT）和在線紅外光譜（in situ FT-IR）對聚合反應機理進行了探究（圖2和3）。結果表明三種單體在聚合過程中存在協同效應，鹵代芳烴單體在環(huán)狀碳酸酯成環(huán)過程中發(fā)揮了至關重要的作用。

圖2. 密度泛函理論計算

圖3. 在線紅外光譜監(jiān)測分步反應

  所得5CC基聚合物可以與胺類化合物進一步高效反應，區(qū)域選擇性開環(huán)得到氨酯類聚合物，反應效率接近100%（圖4）。由于單體普適性廣，作者還制備了具有聚集誘導發(fā)光（AIE）和手性特性的5CC基聚合物。此外，作者還利用多官能單體策略構筑了超支化5CC基聚合物，并制備得到了多孔聚合物。

圖4. 5CC基聚合物的區(qū)域選擇性開環(huán)

  相關結果發(fā)表在Macromolecules (2019, DOI: 10.1021/acs.macromol.9b00898)上。第一作者為華南理工大學宋波博士和浙江大學博士生白天聞，通訊作者為華南理工大學唐本忠院士、秦安軍教授和浙江大學凌君教授。

  “綠色單體”是一類豐富、廉價、無毒、可再生的聚合單體，包括日常生活中的水（H₂O）、氧氣（O₂）、二氧化碳（CO₂）以及其他易得天然有機化合物。目前，唐本忠院士團隊秦安軍教授等已經成功開發(fā)出H₂O，O₂和CO₂參與的基于三鍵單體的新型聚合反應（Macromolecules, 2017, 50, 8554–8561; Macromolecules, 2018, 51, 42–48；Macromolecules, 2018, 51, 7013–7018）。

  論文鏈接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.9b00898