图 螺环Salen-钇催化β-丁内酯立体选择性开环聚合反应
在国家自然科学基金项目（批准号：22071163、U19A2095）等资助下，四川大学朱剑波教授团队在化学合成立构规整性聚羟基脂肪酸酯领域取得进展。研究成果以“基于螺环Salen-钇催化剂化学合成立构规整性聚羟基脂肪酸酯（Spiro-salen catalysts enable the chemical synthesis of stereoregular polyhydroxyalkanoates）”为题，2023年8月10日在线发表于《自然•催化》（Nature Catalysis）上，论文链接：https://www.nature.com/articles/s41929-023-01001-7。
聚羟基脂肪酸酯是一类可由生物合成的可降解高分子材料，因其优异的气密性、生物兼容性和力学性能而备受瞩目。四元环内酯单体开环聚合被认为是化学合成聚羟基脂肪酸酯最简单高效的方法之一，但是长期以来该方法始终面临聚合活性低、立体控制性差等诸多困难。设计和开发新型高活性、高立体选择性催化剂体系是实现四元环内酯单体可控开环聚合的关键挑战。
在本项研究中，朱剑波团队发展了一类结构易于调节的手性螺环salen（chiral spiro-salen）配体，并基于此配体制备了一系列钇配合物，用于消旋-β-丁内酯的立体选择性开环聚合。通过对配体取代基结构的精细调节，研究团队实现了β-丁内酯单体的高活性、高立体选择性（包括高间同和全同选择性）的开环聚合反应，从而选择性制备了间规或等规聚-3-羟基丁酸酯（图）。他们还进一步发现，该催化剂体系可应用于催化β-丁内酯与β-戊内酯的开环共聚，所得的高立体异构规整性共聚酯的机械性能可媲美商用聚丙烯材料。
该研究为手性内酯单体立体选择性聚合提供了一种新方法，为高立体选择性聚合催化剂的设计提供了新的研究思路。