近年来，二氧化碳与环氧烷烃共聚制备二氧化碳基聚碳酸酯技术引起了广泛关注。该类材料不仅实现了二氧化碳资源的固化与应用，减少了对化石资源的依赖，还兼具环保特性和经济实用性，代表了绿色高分子材料发展的重要趋势，为构建低碳循环经济体系提供了新的技术支持，具有显著的“负碳”属性，是践行国家“双碳”战略目标的重要材料支撑。

  自1969年首次报道二氧化碳与环氧共聚物以来，环氧丙烷（PO）和环氧环己烷（CHO）等含有供电子基团的环氧烷烃便成为研究的热点。然而，涉及含有吸电子基团的环氧单体，例如环氧氯丙烷（ECH）和氧化苯乙烯（SO），相关研究却相对较少。这主要是由于在共聚反应中，引入拉电子基团的环氧单体容易发生活性链末端的“回咬”副反应，从而产生环状碳酸酯副产物，这使得高选择性合成聚碳酸酯大分子链变得困难。特别是氧化苯乙烯，由于其较大的空间位阻和吸电子苯环取代基，使得该聚合反应面临更大的挑战（图1）。

图1. 不同环氧烷烃与二氧化碳形成多种脂肪族聚碳酸酯

  在2020年，浙江大学伍广朋教授课题组首次报道了一种可模块化设计的双功能有机硼氮催化剂用于催化环氧烷烃与二氧化碳共聚反应，并首次提出电荷辅助的分子内链穿梭聚合理论（Acc. Chem. Res. 2021, 54, 4434-4448）。之后，他们又系统研究了阳离子中心和有机硼中心对此类催化剂催化性能的影响（图2），发现将鏻阳离子替换铵阳离子后，有机硼磷催化剂的催化活性高于同种有机硼氮催化体系（Macromolecules 2022, 55, 6443）。由于Bora型硼烷的Lewis酸度明显高于9-BBN型硼烷，Bora硼烷型催化剂展现出更强活化单体的能力和催化反应活性（Macromolecules, 2022, 55, 9081、 Macromolecules, 2024, 57, 8957）。

图2. 双功能有机硼氮、有机硼磷催化剂体系和不同酸性的有机硼催化体系

  基于上述研究基础，该研究团队近期利用双功能有机硼催化剂的可模块化设计特性，对阳离子中心和硼中心进行了分别优化与升级。这一举措使得双功能有机硼催化剂获得了催化氧化苯乙烯与二氧化碳共聚的能力（图3），进一步拓展了有机硼催化剂在制备二氧化碳共聚物方面的合成范围。相关研究成果发表于Eur. Polym. J. 2025, 232, 113912，硕士研究生赵硕为论文的第一作者，伍广朋教授为通讯作者。

图3. 模块化升级有机硼催化剂实现氧化苯乙烯与二氧化碳共聚

  研究者发现，通过提升聚合体系中二氧化碳的分压，能够加速二氧化碳的插入反应，进而增加共聚物中碳酸酯链段的含量。此外，基于对聚合机理的深入研究，本研究提出了一种创新的调控有机硼催化体系催化活性的策略。该策略涉及引入具有配位能力的溶剂四氢呋喃与氧化苯乙烯进行配位竞争，以抑制环氧化物的连续插入反应，从而降低共聚物中聚醚链段的含量（图4）。通过综合应用这两种调控共聚物链结构的方法，实现了聚氧化苯乙烯碳酸酯含量在44.3%至73.8%范围内的精确调控。

图4. 二氧化碳和氧化苯乙烯共聚物碳酸酯链单元的精准调控

  近年，伍广朋研究团队基于完全自主创新的有机硼催化技术，在环氧化物与二氧化碳共聚制备脂肪族碳酸酯领域取得了系列进展（Chem. Rev. 2024, 124, 12305-12380；Chem. Soc. Rev. 2024, 53, 3384-3456）。目前，这些二氧化碳新型材料已成功应用于高端包装、光刻胶、环氧树脂以及电子封装等多个领域。鉴于氧化苯乙烯SO能够通过苯乙烯的直接环氧化高效制备，并且具备来源广泛、成本低廉的优势，所制备材料展现出卓越的透明度和耐热性能。本研究不仅为利用有机硼催化剂制备二氧化碳共聚物的领域增添了新的内容，拓展了二氧化碳共聚物的应用领域，同时也为二氧化碳新材料的产业化发展提供了关键的技术支持。

  论文链接：Zhao, S.; Xu, C.-K.; Gong, X.; Yang, G.-W*; Wu, G.-P.*, Copolymerization of styrene oxide with CO2 via modular optimization of bifunctional organoborane catalysts, Eur. Polym. J. 2025, 232, 113912.

  https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0014305725002009