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综述:精确共聚单体序列实现乙烯基共聚物的选择性热力学降解
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月21日 来源:Chem 19.1
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(编辑推荐)本研究发现通过共聚单体序列调控的芳构化(aromatization)驱动机制,实现了全碳主链乙烯基共聚物(vinyl copolymers)中C–C键的选择性断裂,为高稳定性聚合物回收及药物分子(pharmaceutically relevant molecules)的绿色合成提供了新策略。相关成果发表于《自然·化学》(Nature Chemistry)。
精确共聚单体序列调控的降解机制
全碳主链聚合物的高效选择性降解是材料循环利用领域的长期挑战。香港团队在《自然·化学》报道了一种基于共聚单体序列精确控制的芳构化驱动降解新路径。通过设计特定序列的乙烯基共聚物(如苯乙烯-马来酸酐交替结构),其主链C–C键在温和条件下发生断裂,生成具有药物活性的小分子化合物。
芳构化驱动的热力学优势
该过程的核心在于共聚单体序列诱导的分子内电子重排。当共聚物中给电子单体(如乙烯基醚)与吸电子单体(如马来酰亚胺)以特定比例(如1:1交替)排列时,降解过程中会自发形成稳定的芳香环结构(如苯环),释放的环化能(约50 kJ/mol)为断裂惰性C–C键提供了热力学驱动力。
药物分子的精准释放
实验证实,含萘醌结构的共聚物降解后可高效生成维生素K3类似物(2-methyl-1,4-naphthoquinone),产率达92%。这种序列-功能相关性为定向设计可降解医用高分子(如药物缓释载体)提供了分子蓝图。
绿色化学与循环经济启示
该技术突破了传统聚合物解聚需要强酸/强碱或高温的限制,在80°C中性条件下即可实现完全降解。其“序列编码-芳构化触发”的双重控制机制,为发展智能可循环塑料(如PET替代材料)开辟了新方向。
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