利用二氧化碳（CO2）和可持续共原料开发可化学回收的聚合物是实现新聚合物碳中性生产和减轻塑料污染的重要策略。
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).