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圖1.硫交酯單體顯示熱力學(xué)有利于成環(huán)，動(dòng)力學(xué)有利于開(kāi)環(huán)聚合

　　近期，中科院長(zhǎng)春應(yīng)化所陶友華研究員等人提出硫交酯單體可以作為一類新型的單體用于閉環(huán)回收塑料。相比于大家熟知的乙交酯、丙交酯等交酯單體，硫交酯單體在熱力學(xué)上更有利于成環(huán)，在動(dòng)力學(xué)上更有利于開(kāi)環(huán)聚合（圖1），從而成功的將兩種看似矛盾的性質(zhì)結(jié)合到一種單體上，使硫交酯單體相較于乙交酯、丙交酯等交酯單體，更容易合成、更容易聚合、也更容易實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回收。同時(shí)，來(lái)源于纈氨酸的異丙基硫交酯的開(kāi)環(huán)聚合，所得聚合產(chǎn)物具有無(wú)規(guī)但是結(jié)晶的不同尋常的特性。

　　經(jīng)典的高分子化學(xué)理論中，單體的成環(huán)能力和開(kāi)環(huán)聚合活性是相互矛盾的。如用于合成聚乳酸的丙交酯單體，具有較大的環(huán)張力，因此丙交酯單體開(kāi)環(huán)聚合的活性較高，但丙交酯單體的規(guī)模化合成并不容易（直接環(huán)化的收率不到50%）。理想的用于閉環(huán)回收塑料的單體應(yīng)該具有低的環(huán)張力但高的開(kāi)環(huán)聚合活性，這樣才能實(shí)現(xiàn)單體更容易合成、更容易聚合、也更容易實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回收。陶友華研究員團(tuán)隊(duì)在前期的工作中（Angew. Chem. Int. Ed., 2021, 60, 10798-10805），意外的發(fā)現(xiàn)硫交酯單體的環(huán)張力小于乙交酯、丙交酯等交酯單體，又由于硫酯鍵具有動(dòng)態(tài)共價(jià)鍵的特點(diǎn)，因此，他們猜測(cè)硫交酯單體是一種“理想單體”，更容易合成（直接環(huán)化的收率最高為91%）、動(dòng)力學(xué)聚合活性高、且容易實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回收。同時(shí)，所得聚硫酯的解聚過(guò)程具有很高的選擇性，高選擇性的解聚成外消旋硫交酯單體，只產(chǎn)生2%左右的內(nèi)消旋單體。這種高的解聚選擇性，對(duì)于未來(lái)硫交酯單體的立體選擇性聚合具有十分重要的意義。

　　來(lái)源于纈氨酸的異丙基硫交酯的聚合產(chǎn)物具有無(wú)規(guī)但是結(jié)晶的不同尋常的特性，熔點(diǎn)為115oC，可以注塑成啞鈴型樣條，拉伸強(qiáng)度可達(dá)21Mpa（圖2）?？傊蚪货误w的原料來(lái)源廣泛、容易合成、動(dòng)力學(xué)聚合活性高、容易實(shí)現(xiàn)閉環(huán)回收、聚合產(chǎn)物具有無(wú)規(guī)但是結(jié)晶的不同尋常的特性，未來(lái)有希望實(shí)現(xiàn)規(guī)?；苽浜蛻?yīng)用。

圖2.來(lái)源于纈氨酸的異丙基硫交酯的聚合產(chǎn)物的熱力學(xué)性質(zhì)

　　上述成果在Angew. Chem. Int. Ed. (DOI: 10.1002/anie.202109767)發(fā)表。論文的第一作者為王彥超博士，陶友華研究員為文章的通訊作者，王獻(xiàn)紅研究員為文章的共同作者。長(zhǎng)春應(yīng)化所為第一單位。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委和吉林省科技廳的支持。

參考資料：http://www.ciac.jl.cn/xwdt/kyjz/202108/t20210827_6177039.html