化学学报 ›› 2026, Vol. 84 ›› Issue (7): 1077-1086.DOI: 10.6023/A26040141 上一篇 下一篇
研究论文
投稿日期:2026-04-28
发布日期:2026-06-11
基金资助:Received:2026-04-28
Published:2026-06-11
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* E-mail: haiyanma@ecust.edu.cn; Tel.: 021-64253519
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丝氨酸是一种天然氨基酸, 其衍生的聚酯高分子兼具可再生性与可降解性, 是一种环境友好型高分子. 本工作分别以丝氨酸甲酯盐酸盐与丝氨醇为原料, 合成了新型环内酯单体L-和D-3-(二苄基氨基)丙内酯(L-M1、D-M1)以及环碳酸酯单体5-(二苄基氨基)-1,3-二氧杂环己烷-2-酮(M2), 单体合成步骤短、总产率较高(40%~53%). 通过核磁对两类单体进行了鉴定, 并通过X-Ray单晶衍射确定了D-M1的绝对构型. 以稀土配合物La1为催化剂, 成功实现单体M1开环聚合(ROP), 所得聚合物数均分子量接近其理论值、且分子量分布窄(PDI=1.02~1.08), 分子量最高可达1.28×105 g/mol. 热分析实验表明P(D-M1)熔点为210 ℃, 但熔融过程伴随着分解, 且存在两个分解阶段. 以外消旋M1 (rac-M1)为单体时, 得到全同序列为主的聚合物P(rac-M1). 以碱金属配合物Na1为催化剂、N,N-二苄基丝氨醇(IV)为引发剂, 成功实现单体M2开环聚合, 所得聚合物P(M2)熔点最高可达Tm=170.1 ℃, 热失重过程仅呈现一个分解阶段. 碱金属配合物Na1~Na3均能有效催化1,3-二氧杂环己烷-2-酮(TMC)与M2共聚, 并最终得到无规共聚物, 其热分解分三个阶段进行. 以单体M2为原料所得均聚物以及M2与TMC的共聚物的数均分子量均接近相应理论值, 但分子量分布较宽(PDI=1.11~1.74).
黄洋, 马海燕. 丝氨酸衍生环酯的合成及其开环聚合/共聚研究[J]. 化学学报, 2026, 84(7): 1077-1086.
Yang Huang, Haiyan Ma. Synthesis and Ring-Opening Polymerization/Copolymerization of Serine-Derived Cyclic Esters[J]. Acta Chimica Sinica, 2026, 84(7): 1077-1086.
| Run | Monomer | [M1]0/[La]0 | Time /min | Conv.b | Mn,cacldc /(×104) | Mnd /(×104) | PDId |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| /% | |||||||
| 1 | D-M1 | 50/1 | 20 | >99 | 1.34 | 1.16 | 1.08 |
| 2 | D-M1 | 500/1 | 55 | >99 | 13.3 | 12.8 | 1.02 |
| 3 | L-M1 | 500/1 | 53 | >99 | 13.3 | 12.4 | 1.03 |
| 4 | rac-M1 | 500/1 | 60 | >99 | 13.3 | 9.40 | 1.03 |
| 5 | rac-M1 | 1000/1 | 240 | 38 | 10.2 | 6.39 | 1.08 |
| 6e | L-M1+ D-M1 | 500/1 | 32+31 | >99 | 13.3 | 8.33 | 1.03 |
| 7f | D-M1 | 50/1 | 4 | >99 | 1.34 | 8.90 | 2.43 |
| 8f | D-M1 | 500/1 | 20 | >99 | 13.3 | 20.5 | 2.06 |
| Run | Monomer | [M1]0/[La]0 | Time /min | Conv.b | Mn,cacldc /(×104) | Mnd /(×104) | PDId |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| /% | |||||||
| 1 | D-M1 | 50/1 | 20 | >99 | 1.34 | 1.16 | 1.08 |
| 2 | D-M1 | 500/1 | 55 | >99 | 13.3 | 12.8 | 1.02 |
| 3 | L-M1 | 500/1 | 53 | >99 | 13.3 | 12.4 | 1.03 |
| 4 | rac-M1 | 500/1 | 60 | >99 | 13.3 | 9.40 | 1.03 |
| 5 | rac-M1 | 1000/1 | 240 | 38 | 10.2 | 6.39 | 1.08 |
| 6e | L-M1+ D-M1 | 500/1 | 32+31 | >99 | 13.3 | 8.33 | 1.03 |
| 7f | D-M1 | 50/1 | 4 | >99 | 1.34 | 8.90 | 2.43 |
| 8f | D-M1 | 500/1 | 20 | >99 | 13.3 | 20.5 | 2.06 |
| Run | [M2]0/[Na1]0 | Time | Conv.b | Mn,cacldc | Mnd | PDId |
|---|---|---|---|---|---|---|
| /[IV]0 | /s | /% | /(×104) | /(×104) | ||
| 1 | 250/1/2 | 90 | >99 | 3.71 | 3.40 | 1.61 |
| 2e | 250/1/2 | 90 | 96 | 3.56 | 1.45 | 1.35 |
| 3 | 500/1/2 | 40 | 59 | 4.38 | 3.17 | 1.45 |
| 4 | 500/1/2 | 61 | >99 | 7.42 | 6.69 | 1.69 |
| 5f | 500/1/2 | 55 | 95 | 7.05 | 4.45 | 1.59 |
| Run | [M2]0/[Na1]0 | Time | Conv.b | Mn,cacldc | Mnd | PDId |
|---|---|---|---|---|---|---|
| /[IV]0 | /s | /% | /(×104) | /(×104) | ||
| 1 | 250/1/2 | 90 | >99 | 3.71 | 3.40 | 1.61 |
| 2e | 250/1/2 | 90 | 96 | 3.56 | 1.45 | 1.35 |
| 3 | 500/1/2 | 40 | 59 | 4.38 | 3.17 | 1.45 |
| 4 | 500/1/2 | 61 | >99 | 7.42 | 6.69 | 1.69 |
| 5f | 500/1/2 | 55 | 95 | 7.05 | 4.45 | 1.59 |
| Run | Cat. | [M2]0/[TMC]0 | Time | Conv./%b | Mn,cacldc | Mnd | PDId |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| /[Cat.]0/[IV]0 | /s | M2, TMC | /(×104 ) | /(×104 ) | |||
| 1 | Na1 | 250/250/1/2 | 10 | 45, 67 | 2.52 | 3.37 | 1.41 |
| 2 | Na1 | 250/250/1/2 | 25 | 95, >99 | 4.79 | 3.43 | 1.74 |
| 3 | Na1 | 250/250/1/2 | 61 | >99, >99 | 4.99 | 3.61 | 1.76 |
| 4 | Na1 | 375/125/1/2 | 30 | 83, >99 | 5.25 | 4.55 | 1.47 |
| 5 | Na1 | 125/375/1/2 | 20 | 96, 98 | 3.66 | 3.37 | 1.40 |
| 6 | Na2 | 250/250/1/2 | 26 | 95, >99 | 4.79 | 3.88 | 1.49 |
| 7 | Na3 | 250/250/1/2 | 21 | 78, 87 | 3.82 | 2.18 | 1.11 |
| Run | Cat. | [M2]0/[TMC]0 | Time | Conv./%b | Mn,cacldc | Mnd | PDId |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| /[Cat.]0/[IV]0 | /s | M2, TMC | /(×104 ) | /(×104 ) | |||
| 1 | Na1 | 250/250/1/2 | 10 | 45, 67 | 2.52 | 3.37 | 1.41 |
| 2 | Na1 | 250/250/1/2 | 25 | 95, >99 | 4.79 | 3.43 | 1.74 |
| 3 | Na1 | 250/250/1/2 | 61 | >99, >99 | 4.99 | 3.61 | 1.76 |
| 4 | Na1 | 375/125/1/2 | 30 | 83, >99 | 5.25 | 4.55 | 1.47 |
| 5 | Na1 | 125/375/1/2 | 20 | 96, 98 | 3.66 | 3.37 | 1.40 |
| 6 | Na2 | 250/250/1/2 | 26 | 95, >99 | 4.79 | 3.88 | 1.49 |
| 7 | Na3 | 250/250/1/2 | 21 | 78, 87 | 3.82 | 2.18 | 1.11 |
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