2024年9月25日，高分子领域顶级期刊、Nature Index期刊、中科院SCI一区TOP期刊《Macromolecules》在线报道了我校化学与制药工程学院陈长娟、张爱江研究团队的最新研究进展“Exploiting Ion-pairing Interactions for Fast and Controlled Ring-Opening Polymerization of rac-β-Butyrolactone at Room Temperature with Dinuclear Sodium and Potassium Catalysts”（Macromolecules 2024, 10.1021/acs.macromol.4c02043）。该工作得到了国家自然科学基金（21901082、21301064）和河南省科技厅科技攻关项目（192102210023、242102310440）的支持。论文第一作者为陈长娟副教授，通讯作者为张爱江副教授，黄淮学院为唯一通讯单位。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.4c02043

随着石油基塑料的广泛使用，降解缓慢的塑料废弃物已经引发了日益严重的生态环境问题。这促使人们渴望找到可以在土壤和海洋环境中分解而不伤害生物的可持续聚合物替代品。聚β-羟基丁酸酯（PHB）作为可持续聚合物的典型代表，具有良好的生物降解性、生物相容性和原料可再生等优点，已被广泛应用于包装、生物医药、微电子等众多领域。然而，目前大规模生产PHB主要采用昂贵的生物路线，严重制约了其作为商品材料的推广速度。因此，采用合适的催化剂，开发简单、快速、高效的化学方法制备PHB将是一个理想的选择。大量的研究表明使用金属催化剂对β-丁内酯开环聚合可以实现高效合成PHB，但是产物中的金属残留物通常是有色的或有毒的，并且难以去除，导致合成聚合物被污染，限制了其在食品包装、生物医药和电子领域的应用。从绿色化学和可持续发展的角度出发，开发丰产、无毒、生物相容性好、价格低廉的金属（如钠、钾）催化剂用于催化合成PHB是一项十分有意义的工作。

在黄淮学院和化学与制药工程学院的大力支持下，团队采用在双核钠、钾催化体系中引入离子对作用，在催化过程中增强引发剂（酚氧阴离子）和链端（羧酸阴离子）的亲核性，并降低其碱性，从而有效地提高了聚合反应速率（TOF可以达到99 h^-1），抑制不良副反应（如去质子化、碱基促进消除和链断裂），进而得到分子量高达51 kg mol^-1的PHB。该研究为深入了解离子对作用在钠、钾催化体系中的催化作用提供了丰富的信息，将有助于新型、高效、环保的环酯聚合催化剂的设计和合成。

该工作是团队近期关于利用非共价作用实现高效催化研究的最新进展之一。在过去的两年，团队还系统性地研究了在咪唑基离子液体中引入多个弱氢键供体的策略，实现温和条件下，低负载量（0.2 mol%）催化CO₂转化为环碳酸酯（Green Chem. 2022, 24, 7194-7207）。

近年来，学校高度重视内涵建设和质量提升，积极营造学术氛围，不断完善和改进科研发展的政策和环境，在科研团队的培养和科研平台的建设方面取得了良好的效果。

撰稿：张爱江、陈长娟         审核：李荣强