利用廉价、无毒和可再生的二氧化碳（CO₂）制备高分子材料是一个经久不衰的主题。目前利用CO₂制备得到的高分子仅限于聚碳酸酯、聚氨酯和聚脲等，因此，开发新型CO₂聚合反应并制备新型高分子材料具有重要意义。

  五元环状碳酸酯（5CC）是一类重要的化工产品，具有溶解性好、沸点高、毒性低等优点，在有机和高分子合成等方面具有广泛应用。在已报道文献中，5CC基聚合物合成路线繁琐，产率较低。因此，开发一种新型简便、高效制备5CC基功能聚合物的聚合反应至关重要。

近期，华南理工大学唐本忠院士团队秦安军教授等建立了高效的CO₂和炔类单体的聚合反应并“一锅法”制备了5CC基聚合物。如图1所示，作者通过系统的条件优化，建立了钯催化的常压CO₂、炔丙醇和卤代芳烃单体的聚合。该聚合反应具有很高的反应活性，可在30分钟内以95%的产率得到分子量高达42500的聚合物。

图1. 钯催化的CO₂和炔类单体的新型聚合反应

  作者与浙江大学凌君教授等合作通过密度泛函理论（DFT）和在线红外光谱（in situ FT-IR）对聚合反应机理进行了探究（图2和3）。结果表明三种单体在聚合过程中存在协同效应，卤代芳烃单体在环状碳酸酯成环过程中发挥了至关重要的作用。

图2. 密度泛函理论计算

图3. 在线红外光谱监测分步反应

  所得5CC基聚合物可以与胺类化合物进一步高效反应，区域选择性开环得到氨酯类聚合物，反应效率接近100%（图4）。由于单体普适性广，作者还制备了具有聚集诱导发光（AIE）和手性特性的5CC基聚合物。此外，作者还利用多官能单体策略构筑了超支化5CC基聚合物，并制备得到了多孔聚合物。

图4. 5CC基聚合物的区域选择性开环

  相关结果发表在Macromolecules (2019, DOI: 10.1021/acs.macromol.9b00898)上。第一作者为华南理工大学宋波博士和浙江大学博士生白天闻，通讯作者为华南理工大学唐本忠院士、秦安军教授和浙江大学凌君教授。

  “绿色单体”是一类丰富、廉价、无毒、可再生的聚合单体，包括日常生活中的水（H₂O）、氧气（O₂）、二氧化碳（CO₂）以及其他易得天然有机化合物。目前，唐本忠院士团队秦安军教授等已经成功开发出H₂O，O₂和CO₂参与的基于三键单体的新型聚合反应（Macromolecules, 2017, 50, 8554–8561; Macromolecules, 2018, 51, 42–48；Macromolecules, 2018, 51, 7013–7018）。

  论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.9b00898