高分子科学与材料研究部吕华课题组与陈尔强教授合作在可回收聚硫酯研究方面取得新进展
高分子科学与材料研究部的吕华课题组致力于用可再生的氨基酸为原料构筑可回收/可降解功能高分子，在之前的工作中他们以羟脯氨酸为原料合成了高分子量、窄分散度、可降解的聚酯与可回收单体的聚硫酯（CCS Chem. 2020, 2, 620-630; J. Am. Chem. Soc. 2019,141, 4928-4935）。近期，他们与陈尔强课题组合作挑战了四元环单体回收的可能性。他们以一种半胱氨酸的天然类似物—青霉胺为原料，通过一锅反应简便制备了一系列含不同侧基的β-内硫酯单体（NR-PenTL），以苄硫醇为引发剂、有机碱为催化剂实现了单体的可控开环聚合。该单体开环聚合的吉布斯自由能变仅为？0.24 kcal mol？1，是一个近平衡体系。SEC和MALDI-TOF等表征结果显示聚合物分子量与投料比呈线性关系，分子量最高可达70 kg mol？1, 分散度1.2-13，且聚合物具有明确的端基结构。TGA与DSC表征结果显示该聚硫酯具有较好的热稳定性和可加工性，能够加工成型为薄膜与纤维材料等。受到聚合反应接近热力学平衡态的启发，他们还进一步探究了相应聚硫酯的解聚反应，实现了光学纯单体的高效、清洁、完全回收。解聚动力学结果暗示该过程是高选择性的多米诺式回收单体。最后，他们对理论模拟对该聚合物体系的聚合与解聚行为进行了初步解释，北京大学杨立江副研究员协助完成了论文中的MD模拟。
总结而言，他们展示了通过在四元环内硫酯环上引入偕二甲基，在增强聚合可控性、得到高分子量聚硫酯的同时，实现了高选择的单体回收，为拓展新型的可回收聚合物体系提供了一种可供参考的分子设计思路。所获得的聚硫酯材料在可回收塑料、自牺牲材料与生物医药材料等方面具有广泛的应用前景。
该工作在线发表于Cell Press子刊Chem (https://www.cell.com/chem/fulltext/S2451-9294(20)30252-7)，doi: 10.1016/j.chempr.2020.06.003。
