近日，我校材料科學(xué)與工程學(xué)院劉潤輝教授課題組報道了一種普適性的新型陽離子催化策略，能同時實現(xiàn)氨基酸聚合物的超快速可控合成與高效閉環(huán)回收，有望推動循環(huán)聚合物經(jīng)濟。相關(guān)成果以“Cationic-Catalyst Strategy Enabling Ultrafast and Controlled Polymerization and Efficient Depolymerization Towards a Circular Polymer Economy”為題發(fā)表在Angew. Chem. Int. Ed.（DOI：10.1002/anie.202520392），被選為該期刊的非常重要(VIP)論文。

聚合物的快速可控合成與高效閉環(huán)回收是實現(xiàn)其可持續(xù)應(yīng)用及推動循環(huán)聚合物經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵要素。氨基酸聚合物作為一類重要聚酰胺，由天然或非天然氨基酸構(gòu)成，展現(xiàn)出豐富的結(jié)構(gòu)多樣性和優(yōu)異的力學(xué)性能，在生物醫(yī)學(xué)（如抗菌材料、組織工程等）以及工程材料等領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用前景。然而，氨基酸聚合物的回收問題至今尚未得到有效解決，特別是由非天然氨基酸構(gòu)建的高分子材料。強堿引發(fā)劑能夠?qū)崿F(xiàn)N-羧基環(huán)內(nèi)酸酐（NCA）的快速聚合，制備高分子量的氨基酸聚合物。然而，該方法的可控性差，所得聚合物的分子量嚴(yán)重偏離理論值，并且反應(yīng)過程中易發(fā)生競爭性副反應(yīng)（如分子間或分子內(nèi)鏈轉(zhuǎn)移），嚴(yán)重阻礙結(jié)構(gòu)規(guī)整氨基酸聚合物的合成。因此，如何同時實現(xiàn)氨基酸聚合物的快速、可控合成和高效閉環(huán)回收具有重要意義。

我校劉潤輝教授課題組長期致力于解決氨基酸聚合物合成的核心問題和挑戰(zhàn)，在前期研究中首次建立了對水分耐受、快速NCA聚合新方法，可在敞口容器中高效制備氨基酸聚合物（Nat. Protoc. 2025, 20, 709-726; Angew. Chem. Int. Ed. 2021, 60, 26063-26071; Nat. Commun. 2018, 9, 5297.）。該課題組近期提出了一種普適性的新型陽離子催化策略，不僅能夠提升伯胺引發(fā)的NCA聚合的速度和可控性（ACS Cent. Sci. 2025, 11, 3, 376–378，正封面論文），還可以顯著提高強堿引發(fā)的NCA聚合的可控性。吡啶鎓鹽作為一種新型陽離子催化劑，可顯著提高強堿引發(fā)NCA聚合的可控性，實現(xiàn)超快速、可控NCA聚合，制備結(jié)構(gòu)規(guī)整、分子量精確控制的氨基酸聚合物，同時還能在溫和條件下催化氨基酸聚合物高效解聚成環(huán)境友好的氨基酸原料。陽離子催化策略展現(xiàn)出高效的催化活性和普適性，有望為高分子化學(xué)領(lǐng)域中新催化劑的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供新思路。

陽離子催化策略可實現(xiàn)氨基酸聚合物的超快速、可控聚合與高效解聚

我校材料科學(xué)與工程學(xué)院博士生陳康是該論文的第一作者，劉潤輝教授是論文的通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金委、材料生物學(xué)與動態(tài)化學(xué)教育部前沿科學(xué)中心等基金的資助。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202520392