聚烯烃凭借其低廉的价格和优异的性能，已成为现代生活中最广泛应用的材料之一。然而其稳定的碳-碳骨架结构使其难以自然降解，造成了一定的程度环境污染问题。而利用廉价的大宗烯烃原料来合成低成本、高性能、可降解和可化学回收的聚烯烃替代材料是当下的重大需求和关键挑战之一。聚酯具有易于水解的酯键结构和理想的单体-聚合平衡，因此展现出可降解和化学回收的潜力。将大宗烯烃原料环氧化后与廉价的环状酸酐进行开环共聚是价格经济、性能可调的聚酯合成方案之一。但受限于分子量较低等挑战，这一方案合成的聚酯材料性能有限，制约着其进一步应用。通过对催化体系的理性设计来提高聚酯的分子量，继而提高聚酯的性能一直是学术界极为关注的研究热点之一。虽然目前已报道了许多优异的催化体系，成功实现了大宗烯烃基（如乙烯、丙烯、1-丁烯和环己烯）衍生的环氧化物和廉价的邻苯二甲酸酐的开环共聚来合成高分子量且高性能的聚酯材料；然而对于苯乙烯、丁二烯和异丁烯基的环氧化物和环状酸酐的开环共聚，仍面临由于副反应存在造成所合成聚酯难以达到高分子量这一关键挑战。

  针对上述挑战，中科院长春应化所陈学思研究员、庞烜研究员和胡晨阳副研究员团队于近年聚焦于通过抑制开环聚合中存在的核心副反应实现可控聚合，开展了系统性研究（J. Am. Chem. Soc., 2025, 147, 9836-9843; J. Am. Chem. Soc., 2025, 147, 12115-12126; Adv. Mater., 2025, 37, 2412185; Natl. Sci. Rev., 2025, 12, nwaf534）。在本工作中，作者阐明了氧化苯乙烯、乙烯基环氧乙烷和氧化异丁烯等大宗环氧化物的酸敏感特性、及存在的酸诱导Meinwald重排竞争性副反应：由于体系中存在的酸性杂质（二酸、二醇和水等）几乎不可避免，其会诱导系列环氧化物异构化为醛类物质，这些醛会进一步与环氧化物和环状酸酐反应进一步形成羧酸，从而发生级联自催化异构化反应（图2），产生的大量醛类副产物能作为额外的引发剂造成链转移，最终降低聚合可控性、限制聚酯分子量的提高。

  该成果于2026年2月12日以“Acid-base pair-mediated copolymerization of acid-sensitive epoxides and cyclic anhydride for synthesizing recyclable thermoplastics”为题发表于《Nature Communications》，中科院长春应化所博士研究生谢振彪为论文的第一作者。该研究得到国家自然科学基金委和中国科学院的支持。长春应化所的周奕含老师和王浩老师在利用基质辅助解析技术表征聚酯方面提供了帮助。

图1. 本研究工作内容梗概

图2. 阐明聚合体系中Meinwald副反应及影响机制

  基于充分阐明这一异构化副反应机制，作者提出了基于抑制杂质酸催化副反应实现可控开环聚合的新策略。这一策略利用大位阻的碱来作为缚酸剂来抑制异构化副反应，以及弱酸来活化单体，从而成功基于酸敏感型环氧化物和邻苯二甲酸酐的可控开环共聚，实现了高分子量聚酯合成（图1）。由于分子量的大幅提升，本研究首次由该系列单体组合直接合成具有实际应用价值的可降解聚酯材料，这些高分子量的聚酯具有优异的力学性能，媲美聚苯乙烯树脂（图3）。

图3. 本研究中合成的高分子量聚酯的性能表征

  此外，受这些酸敏感型环氧化物的异构化机制启发，作者使用酸催化剂（对甲苯磺酸和ZnCl₂），成功在温和条件下将这些聚酯化学回收为环状酸酐和醛单体（图4）。

图4. 本研究中代表性聚酯的化学回收过程示意图

  原文链接 https://doi.org/10.1038/s41467-026-69201-w