浙大张兴宏教授团队《CCS Chem.》：一步化学升级聚四氢呋喃为聚酯

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当今社会生活中，塑料起着至关重要的作用，然而塑料垃圾的处理是当前面临的一大难题。聚四氢呋喃是聚氨酯合成中的关键原料。由于醚键热稳定性高，导致了聚四氢呋喃材料使用后难以回收利用。

浙江大学张兴宏团队长期从事环酸酐与杂环单体的共聚研究，近年来在环氧与环酸酐共聚酯合成方面取得了新进展。2018年首次报道了有机小分子催化环氧化物与环酸酐共聚（Macromolecules 2018, 51, 3126−3134）研究。2021年通过氧化异丁烯与环酸酐共聚发展了制备高熔点且熔点可调的半晶性共聚酯的新途径（Macromolecules 2021, 54, 6182−6190）。近日，通过环缩醛与环缩酐阳离子共聚，实现了45种新结构聚酯的合成(Angew. Chem. Int. Ed. 2022, e202117316)。

基于阳离子反应机理设计了一步串联反应，聚四氢呋喃先解聚产生四氢呋喃，四氢呋喃再与酸酐发生阳离子共聚反应，实现了聚四氢呋喃到全交替聚酯的化学升级（图1）。例如，以三氟甲磺酸为催化剂，在100℃条件下反应3小时，就将聚四氢呋喃完全化学转化为聚酯。将该方法直接应用到商业化的聚四氢呋喃基聚氨酯时，仍具有优异的反应性，可将聚氨酯降解，其中的聚四氢呋喃段转化为聚酯。

图1

他们将该方法扩展至于常见的17种环酸酐分子，均有较好的反应性和较快的反应速率，制得了不同结构的新型聚酯，产物的数均分子量在0.8-6.3 kDa之间，并保持了较窄的分子量分布1.1-1.5。所得聚酯具有高的热分解温度(241~350℃)和宽的玻璃化转变温度(-59℃至17℃)。

图 2

这一工作发展了一种聚四氢呋喃基材料降解的新方法，而传统降解聚四氢呋喃的方法难100%回收，且条件较为苛刻。因此，这一工作提供了从一种聚合物一步升级转化为另一种聚合物的升级利用塑料制品的新思路。

这一研究成果近期发表在《中国化学会-化学》（CCS Chemistry）上，浙江大学张勋博士生为本文第一作者，浙江大学张成建副研究员和张兴宏教授为本文的通讯作者，该工作得到了得到了国家自然科学基金委和浙江省科技厅的资助。

论文信息：

Upcycling Polytetrahydrofuran to Polyester

Xun Zhang, Yue Sun, Chengjian Zhang, and Xinghong Zhang

CCS Chemistry

https://doi.org/10.31635/ccschem.022.202202072

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