浙大伍广朋研究员课题组Macromolecules：环氧烷烃和一氧化碳共聚合制备聚羟基脂肪酸酯

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聚羟基脂肪酸酯(PHA)是一类重要的高分子材料，具有良好的生物降解和相容性，在医用材料和可降解一次性制品中应用广泛。相比于传统的生物发酵法或环内酯开环制备聚羟基脂肪酸酯来讲，环氧烷烃和一氧化碳直接交替共聚法具有原料便宜、工艺简单的优势，具备以现代化工为技术基础的大规模工业生产前景。美国Novomer公司已经完成8吨/年产量的中试工艺包设计，正在推广以一氧化碳和环氧烷烃共聚合生产环内酯单体/聚羟基脂肪酸酯的产业化技术。

目前，以环氧烷烃和一氧化碳为原料生产聚羟基脂肪酸酯的方法，根据聚合反应机理可分为两类。一类为环氧烷烃和一氧化碳的直接交替共聚来制备聚羟基脂肪酸酯，但现存的催化体系，面临着聚合物选择性低的问题。另一类为串联聚合法，即首先实现环氧烷烃与一氧化碳偶联制备β-内酯，再加入其他催化剂实现β-内酯开环聚合制备聚羟基脂肪酸酯（图1）。

近日，浙江大学伍广朋课题组首次发现了第三种共聚合反应机制：殊途同归制备聚羟基脂肪酸酯，即在同一种催化剂作用下同时存在三种催化循环（包括环氧烷烃的扩环反应制备β-内酯、环氧化合物和一氧化碳的交替插入制备聚酯，以及原位生成的β-内酯的开环均聚，图2）实现聚羟基脂肪酸酯的高效合成。

核磁表征和原位红外技术为上述殊途同归的反应历程提供了有力的证明。此类催化剂及其独特的催化历程丰富了目前以一氧化碳与环氧烷烃为原料制备聚羟基脂肪酸酯的体系和方法。他们设计的有机硼钴催化剂具有制备简单、产率高、金属含量低（仅一个金属中心）的优点，所得产物中聚酯选择性>95%，可适用多种不同的环氧单体。

张瑶瑶博士为论文的第一作者，伍广朋研究员为论文的通讯作者。该研究得到了浙江省自然科学基金和国家自然科学基金的支持。

论文链接：Perfectly Alternating Copolymerization of CO and Epoxides to Aliphatic Polyester Oligomers via Cooperative Organoboron–Cobalt Complexes. Macromolecules 2021, 54, 9427-9436.

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.1c01324 

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