CO2闭环固定！他，联合苏大「国家杰青」，新发Angew！

2025年3月4日，苏州大学王鑫副教授、张正彪教授在国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition上发表题为《A General and Mild Two-Step Strategy Using Bioderived Diols and CO₂ for Chemically Recyclable Polycarbonates and Closed-Loop CO₂ Fixation》的研究论文，Jiaming Tian为论文第一作者，王鑫、张正彪为论文共同通讯作者。

在本文中，作者以CO₂和生物衍生1, 3-烷二醇为原料，在室温常压下合成了一系列带有不同烷基α-取代基的六元环碳酸酯单体。通过一系列常见且易得的有机催化剂，对有机催化开环聚合进行了系统研究。

研究发现，磷腈基(t-BuP₂)是最有效的催化剂，对整个聚合过程实现卓越的控制。合成聚碳酸酯的区域选择性范围为0.74至0.99，当侧链是异丙基时（最大的空间位阻），区域选择性达到最高值。

值得注意的是，单体中的α-取代基降低了环张力，使得生成的聚碳酸酯能够在不发生脱羧的情况下完全回收为单体。这一回收过程有效地将CO₂捕获在单体和聚合物之间的闭环中，防止其释放到大气中。

此外，烷基侧基增强了聚碳酸酯的疏水性，从而降低了其生命周期内通过水解释放CO₂的可能性，实现了稳健的CO₂闭环固定。

该论文还探索了二氧化碳基聚碳酸酯（CO₂-APCs）作为粘合剂的应用潜力，以及它们与L-丙交酯（L-LA）的共聚能力。

图1：通过 t-BuP₂ 催化的 α-取代基六元环状碳酸酯单体P(M₁)的 MALDI-ToF 质谱图及聚合动力学

图2：所有CO₂-APCs 的热重分析（TGA）和差示扫描量热法（DSC）曲线

图3：CO₂-APCs 的 180° 剥离粘附测试和水接触角测试

图4：P(M₁) 的溶液解聚过程以及解聚后单体的再聚合过程

图5：P(M₁) 在不同条件下水解降解测试结果和 SEC 分析

图6：通过 t-BuP₂/硫脲二元催化体系合成的 PLLA-b-P(M₁)-b-PLLA 三嵌段共聚物的NMR谱图以及 SEC 曲线

综上，作者开发了一种温和的两步合成策略，利用生物衍生1, 3-烷二醇和CO₂合成可化学回收的烷基α-取代基的六元环碳酸酯单体，并实现了CO₂的闭环固定。

通过设计合成一系列具有不同烷基取代基的六元环状碳酸酯单体，并在温和条件下进行开环聚合（ROP），成功制备了具有高区域选择性和可控分子量的聚碳酸酯。

该研究为开发高性能、可回收的聚碳酸酯材料提供了新途径，有望在生物医学、电子、包装等领域替代传统石油基聚碳酸酯。

A General and Mild Two-Step Strategy Using Bioderived Diols and CO₂ for Chemically Recyclable Polycarbonates and Closed-Loop CO₂ Fixation. Angew. Chem. Int. Ed. (2025).