手性铝催化剂实现外消旋丙交酯对映选择性聚合一步合成高性能立体复合聚乳酸

来自国际团队的研究人员针对传统催化剂无法直接合成立体复合聚乳酸(PLA)的难题，开发了新型手性铝催化剂体系。该研究通过 enantiomorphic-site control 机制实现了外消旋丙交酯的高对映选择性开环聚合(ROP)，首次实现了一步法合成具有优异韧性和延展性的立体复合PLA，为生物可降解材料性能提升提供了新策略。

　　

在生物可降解材料领域，立体复合聚乳酸(PLA)因其独特的性能优势备受关注。这种由左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)组成的复合材料，展现出比单一异构体更优异的机械强度和热稳定性。然而长期以来，由于缺乏高效的对映选择性催化剂，科研人员只能通过物理共混法制备这种材料。

突破性进展来自新型手性铝催化剂的设计。这些精巧的金属配合物通过 enantiomorphic-site control 机制，能够精准识别并选择性聚合外消旋丙交酯中的特定对映体。有趣的是，当同时使用具有相反对映选择性的催化剂时，反应体系就像分子尺度的"分拣机"，将L-丙交酯和D-丙交酯分别聚合成规整的PLLA和PDLA链。

计算模拟揭示了催化剂工作的奥秘：配体与单体之间的色散作用力在立体控制中扮演关键角色。这种"分子识别"过程确保了极高的对映选择性，使产物中立体规整度大幅提升。与传统方法相比，这种一步法合成的立体复合PLA不仅工艺简化，其断裂伸长率更是提高了3倍以上，熔点也显著提升。

这项研究为生物基高分子材料的性能优化开辟了新途径。通过精确控制聚合过程的立体化学，研究人员成功将"分子手性"转化为"材料性能"，使得PLA在保持生物可降解特性的同时，力学性能堪比亚油基聚合物。这种策略对未来开发其他高性能可持续材料具有重要启示意义。