聚合物的出现无疑给人们的生产和生活带来了极大的便利, 几乎随处可见。然而, 由于石油基原料的制备, 以及在制备过程中需要使用金属催化剂, 可持续性较差, 环境会带来巨大的隐患, 因此 "白色污染" 问题也令人担忧。近年来, 酯类小分子的开环聚合 (ROP) 已成为生物可降解脂肪族聚酯的研究重点。然而, 这种方法通常需要在高温 (约160度) 和超高压下进行, 因此开发新的温和条件,降解包装袋已成为一个热门的追求， 制备可降解包装袋已成为一个热门的追求。
2015年底, 美国科罗拉多州立大学的一名中国化学家和他的团队博士后 miaohong (Eugenechen) 教授在 Naturechemistry "可回收的" 生物塑料杂志上发表了一篇令人惊讶的研究报告:美国总统的绿色化学挑战奖 "华裔美国人发明了一种真正可循环利用的生物塑料。
本文尝试了金属催化剂和一些碱, 最后发现镧金属螯合催化γ-丁内酯 (GBL), 成功地实现了内酯在低温条件下的开环聚合, 得到了线性和环形聚合产物的最高转化率高达90%。最重要的是在加热条件下, 得到的聚合物可以返回到单体中, 以实现降解循环。这篇文章从零开始取得了突破性进展, 但仍存在一个重要问题--需要使用金属催化剂。众所周知, 金属催化剂价格昂贵, 可能污染产品。
为了解决这个问题, 以前的工作已经证明, 使用有机碱也可以聚合产品, 教授 Eugenechen 和 Dr. Miaohong 再次提高, 使用更强的有机碱 tert-bu-p4, 同时, 阳离子的分子也有利于γ-丁内酯的稳定, 在不使用金属催化剂的情况下, 首次实现了γ-丁内酯的低温开环聚合。
这一次, 他们仍然达到 90%% 的单体转化率和较少 (四小时或更少), 与高分子量聚合物 (锰高达7公斤/摩尔)。所得到的高分子产品是粉末状的, 并以聚酯材料的典型特性出现, 可制成不同形状。最重要的是, 这些聚酯产品是完全可回收和加热, 使其成为纯单体。作者强调: "用有机聚合法获得的聚 gbl 可以完全转化为纯单体, 再循环, 唯一的方法就是加热聚合物。"
降解包装袋已成为一个热门的追求
由于反应不涉及金属催化剂, 反应是特别吸引的产品和过程强调 "无金属", 如生物制药。