【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，化學(xué)化工學(xué)院秦玉升教授團隊與中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所劉順杰研究員、王獻紅研究員團隊合作，在國際化學(xué)領(lǐng)域權(quán)威期刊Journal of the American Chemical Society發(fā)表最新研究成果，論文題目為“Dynamic Supramolecular Helicity in a Multi-Aluminum Porphyrin Catalyst Enables Stereocontrolled Synthesis of Ultrahigh-Molecular-Weight Isotactic Poly(propylene oxide)”。煙臺大學(xué)為該論文第一完成單位，煙臺大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院青年教師王旭靈為論文第一作者，秦玉升教授、劉順杰研究員和王獻紅研究員為論文通訊作者。該成果標(biāo)志著我校在高分子合成與聚合催化領(lǐng)域創(chuàng)新能力的顯著提升，為化學(xué)學(xué)科高質(zhì)量發(fā)展提供了有力支撐。
 

　　環(huán)氧丙烷(PO)是重要的基礎(chǔ)化工原料，其聚合產(chǎn)物聚環(huán)氧丙烷(PPO)主要用于聚醚多元醇等領(lǐng)域。相比常規(guī)無定形PPO，高度等規(guī)的聚環(huán)氧丙烷(iPPO)具有結(jié)晶能力，并兼具良好的力學(xué)性能和光降解特性，因此在高性能聚醚材料領(lǐng)域受到持續(xù)關(guān)注。然而，如何在外消旋環(huán)氧丙烷(rac-PO)聚合過程中同時實現(xiàn)高立體選擇性和超高分子量鏈增長，一直是該領(lǐng)域面臨的關(guān)鍵難題。已有高效體系多依賴預(yù)先設(shè)計的手性配體或軸手性結(jié)構(gòu)建立固定手性環(huán)境，催化劑的手性來源和空間調(diào)控方式相對單一。
 

　　針對這一問題，研究團隊提出了一種基于動態(tài)超分子手性的立體調(diào)控策略，構(gòu)建了雙功能多鋁卟啉催化劑BMAlP。該體系以聚丙烯酸酯為骨架，將多個鋁卟啉活性單元組織在高分子側(cè)鏈上，同時在鏈端引入季銨鹽離子對，從而使原本不具有固定手性的結(jié)構(gòu)單元在聚集和組織過程中產(chǎn)生動態(tài)的非對稱催化環(huán)境，為rac-PO的立體選擇性聚合提供了新的調(diào)控方式。
 

　　進一步研究發(fā)現(xiàn)，卟啉側(cè)基之間的π−π相互作用能夠驅(qū)動高分子鏈形成相互轉(zhuǎn)換的P/M螺旋結(jié)構(gòu)，而鏈端離子對則對這種高階組織起到“穩(wěn)定和協(xié)同”的作用，使鄰近鋁中心形成更加有序的多位點排列。由此，催化體系能夠在動態(tài)變化的高分子構(gòu)象中持續(xù)產(chǎn)生局域非對稱環(huán)境，并對PO單體的插入過程產(chǎn)生立體選擇性控制。圓二色譜和原子力顯微鏡等表征結(jié)果共同支持了這一動態(tài)螺旋組織及其與立體控制之間的關(guān)聯(lián)。
 

　　在這一設(shè)計下，催化體系表現(xiàn)出良好的立體控制能力和鏈增長能力。通過調(diào)節(jié)聚合條件，所得iPPO的等規(guī)度最高達(dá)到[mm] = 97.6%；當(dāng)PO/Al提高至60000:1時，體系仍可進行有效聚合，所得聚合物黏均分子量Mv最高達(dá)到6700 kDa。這表明該催化策略能夠在保持高立體選擇性的同時，將聚合物分子量提升至超高水平。
 

　　所得iPPO還表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能，拉伸強度最高達(dá)到92 MPa，與尼龍-66相當(dāng)，同時斷裂伸長率高達(dá)816%，實現(xiàn)了高強度與高斷裂伸長率的良好兼顧。該結(jié)果說明，通過協(xié)同調(diào)控聚合物的立構(gòu)規(guī)整性和分子量，可以顯著提升iPPO的宏觀性能，為發(fā)展基于大宗化工原料PO的高性能、功能化聚醚材料提供了新的可能。
 

　　該研究得到國家自然科學(xué)基金、“泰山學(xué)者”計劃和山東省自然科學(xué)基金等項目的支持。
 

　　引用：化學(xué)化工學(xué)院秦玉升教授團隊在 JACS 發(fā)表最新研究成果-煙臺大學(xué)|YanTai University【引用時間：2026年9月16日】