随着对可持续材料需求的日益增长,聚羟基脂肪酸酯(PHA)因其优异的生物降解性与生物相容性备受瞩目。其中,生物合成聚3-羟基丁酸酯(P3HB)表现出完美的等规立构。然而,由微生物发酵合成的P3HB因其高结晶度表现出极高的脆性,这严重限制了其应用场景。通过外消旋β-丁内酯(rac-BBL)的开环聚合理论上可以突破这一瓶颈,但长期以来的立体调控策略主要依赖于手性单体的繁琐合成或针对特定规整度从头设计全新结构的催化剂。如何通过单一且简便的催化平台实现对聚合物立体微结构的高效、连续调控,一直是高分子合成领域的关键难题。
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朱剑波教授课题组长期致力于立构规整性聚合物的设计与合成,在前期研究中,该团队利用外消旋螺环salen金属钇催化剂成功实现了不同间规(Pr: 0.50 ~ 0.99)PHAs的制备。基于此,作者设想:是否能设计一种新的催化剂实现P3HB从等规到间规(Pm: 0.99 ~ 0.01)的转变从而适用于不同的应用场景?针对这一设想,作者近期开发了联苯二胺-联萘酚-salen(DiMeBiPh-BINOL-salen)金属钇催化剂,成功实现了对rac-BBL开环聚合的精准立体调控。仅通过简单调节催化剂的ee值便成功制备出等规度从0.07至0.90的一系列P3HB材料,并系统揭示了立构规整度与材料热力学、粘附性能之间的构效关系。

图1聚3-羟基脂肪酸酯的精准立体调控
该工作以题为“Leveraging the Enantiomeric Excess of Catalyst for Precise Stereocontrol in Poly(3-hydroxybutyrate)”发表于《Angewandte Chemie International Edition》VIP论文(文章链接:doi.org/10.1002/anie.2119273)。文章第一作者为91视频
博士研究生谢敏,通讯作者为91视频
朱剑波教授。以上工作得到科技部、国家自然科学基金委、四川省科技厅以及91视频
的经费支持。