聚合物的性能不仅由化学组成决定，也受到单体排列顺序和立体构型的共同影响。对于广泛应用于生物医用领域的聚乳酸羟基乙酸共聚物（PLGA），精准调控这两类结构，是拓展其材料性能的重要途径。甲基乙交酯（MG）将乳酸与羟基乙酸单元预先整合于同一环状单体中，通过区域选择性开环聚合可构筑交替排列的聚合物链。然而，要进一步获得高度间规的交替PLGA，催化剂还需在控制开环位点的同时，识别外消旋MG的两种对映异构体，并引导其有序插入。因此，实现区域选择性与立体选择性的协同调控，是精准合成此类聚酯的关键挑战。

  四川大学朱剑波教授团队长期致力于立构规整聚合物的精准合成，发展了多种立体选择性聚合策略（Nat. Chem. 2025, 17, 1119–1128; Nat. Catal. 2023, 6, 720-728; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202405382; J. Am. Chem. Soc. 2025, 147, 1147–1154; Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202419494; Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202422147; Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e20707; J. Am. Chem. Soc. 2026, 148, 13368–13375; Angew. Chem. Int. Ed. 2026 ,65, e2119273）。

  针对上述问题，团队设计合成了一系列结构可调的Salalen-Al配合物，通过配体位阻与电子效应的协同优化，实现了消旋MG的高区域选择性和高间规选择性开环聚合，所得交替PLGA的区域规整度P_reg最高达98%，间规度P_r最高达0.95。进一步利用催化剂对单体构型的识别，实现两种不同手性单体的高交替共聚，并发现少量间规PLGA能够有效促进等规PLGA的结晶。

  2026年10月16日，该研究成果以“Accessing Syndiotactic Alternating Poly(lactic-co-glycolic acid) via Dual Regio- and Stereocontrol”为题，发表于《Journal of the American Chemical Society》。文章第一作者为四川大学化学学院2026级博士研究生杨越，通讯作者为四川大学化学学院朱剑波教授。

图1

  首先，作者系统比较了Salen 与Salalen 铝配合物的催化表现。将Salalen配体邻位取代基由-CMePh₂改为位阻更大的-CPh₃，所得PLGA的间规度由0.84提高到0.91；进一步在对位引入-OMe基团，间规度提高至0.92。在此基础上，作者使用异丙醇铝直接制备带有异丙氧基的Al4-OiPr，使聚合无需额外加入醇引发剂，间规度提高至0.95。

  在40°C单体与催化剂投料比为100 : 1时，Al4-OiPr催化rac-MG聚合14小时，转化率达到95%，区域规整度和间规度分别达到98%和0.95。在80 °C下，该体系可制得数均分子量最高达120 kDa的PLGA，并适用于无溶剂本体聚合。此外，外消旋乙基乙交酯（rac-EG）也能实现高选择性聚合，得到区域规整度98%、间规度0.92的交替聚（2-羟基丁酸-co-羟基乙酸）（PHBG），显示出对不同侧链单体的适用性。

  随后，作者结合模型反应、聚合动力学和立体序列分析，探讨了双重选择性的来源。模型反应表明，开环优先发生于位阻较小的位置，有利于形成高度交替的酯单元序列。外消旋MG的聚合速率明显高于单一构型的 (S)-MG，结合碳谱三单元组分布的Bernoulli统计分析，结果支持链末端控制的间规选择性机制。

  基于链端对单体构型的识别，作者进一步将 (S)-MG与 (R)-EG进行直接共聚，把立体结构调控拓展至不同化学单体之间的序列调控。在40 °C下，所得P(MG-alt-EG)的数均分子量为14.3 kDa，分散系数为1.06；基于次甲基碳信号积分计算的交替序列指标P_alt达到0.96。升温至80 °C后，反应时间缩短至2.7 h，仍保持较高的交替度（图2）。

图2

  这一共聚设计表明，催化剂对单体构型的识别不仅可用于调节同一种聚合物的间规度，还能引导结构不同、构型相反的单体交替插入，为构筑更复杂的聚酯序列提供了思路。

  作者接下来研究了聚合物的热学与力学性能。间规交替PLGA、间规交替PHBG及P(MG-alt-EG)的5% 热失重温度分别为249、259和262 °C，玻璃化转变温度分别为43、14和29 °C。其中，高间规PLGA在所测条件下仍表现为无定形材料，说明高立构规整度并不必然带来结晶。

  对于间规度为0.88、数均分子量为120 kDa的PLGA，熔融压膜后的拉伸测试显示，其杨氏模量约为1.5 GPa、屈服强度约为66 MPa，断裂伸长率约为9%，呈现较高刚性和强度，但延展性有限。这为理解PLGA的立体序列与力学响应之间的关系提供了实验依据（图3）。

图3

  最后，作者发现，添加1 wt%的交替PLGA即可促进等规 (S)-交替PLGA结晶，并出现约125 °C的新熔融峰。随着所用添加剂结构规整度的提高，该高温峰的熔融焓由6.2增至25.9 J/g；粉末X射线衍射也显示出增强的结晶信号。作者推测，高间规PLGA可能通过提供有利的异相界面、促进局部构象匹配而改善成核行为（图4）。

图4

  综上，该研究实现了交替聚酯区域规整度与间规度的协同提升，并将立体识别拓展至不同单体的序列控制。所得间规PLGA兼具较高刚性与强度，还可作为促结晶添加剂，为可降解聚酯的结构设计与性能优化提供了新思路。

  以上工作得到科技部、国家自然科学基金委、四川省科技厅以及四川大学的经费支持。

  文章链接：https://doi.org/10.1021/jacs.6c15425