聚羟基脂肪酸酯（PHAs）作为一种有望解决塑料污染和资源短缺问题的可持续高分子材料，引起了广泛的关注。目前PHAs的工业合成主要依赖于生物合成途径。然而，生物合成PHAs材料具有单一立体化学结构，大大限制了该类材料的使用范围。通过化学合成往往可以得到不同立构规整性聚合物，长期以来的策略就是通过改变催化剂结构从而生成不同立构规整性聚合物。然而从头设计催化剂往往需要繁琐的过程，同时很难得到各种不同规整度的聚合物材料。如何高效构建不同规整度聚合物一直是高分子合成领域的重要挑战。
朱剑波教授课题组长期致力立构规整性聚合物的设计与合成，通过发展新的立体选择性控制方法 (Nat. Catal. 2023, 6, 720-728; Angew. Chem. Int. Ed. 2024, e202405382; J. Am. Chem. Soc. 2024, doi.org/10.1021/jacs.4c14778) 和新的手性单体 (J. Am. Chem. Soc. 2021, 143, 20591；Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202117639；Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, e202400196) 成功实现了立构规整聚合物的高效合成。针对上述问题，作者利用自主开发的外消旋螺环salen金属钇催化剂，通过不同构型催化剂之间的链交换策略，只需简单改变催化剂的ee值，就可以制备出从完全无规 (Pr = 0.5) 到完全间规 (Pr > 0.99) 的PHAs材料。所得到的聚合物材料力学性能和热性能 (玻璃化转变温度 Tg 从 -52 ℃ 到 70 ℃，熔化转变温度 Tm 从 38 ℃ 到 223 ℃)都可以大范围调节。理论计算研究进一步证明了该聚合过程中链交换机理是控制聚合选择性的关键。
图1 立构规整度可调控的聚羟基脂肪酸酯催化合成
该工作以题为“Access to Polyhydroxyalkanoates with Diverse Syndiotacticity via Polymerization by Spiro-salen Complexes and Insights into the Stereocontrol Mechanism”以VIP论文的形式发表于《Angewandte Chemie International Edition》（文章链接：https://doi.org/10.1002/anie.202419494）。论文实验部分主要由9728太阳集团博士研究生黄皓毅完成，理论计算部分主要由大连理工大学吕小兵教授课题组任柏豪博士完成，本文通讯作者为9728太阳集团朱剑波教授，9728太阳集团为第一研究单位。特别感谢科技部、国家自然科学基金委、四川大学的经费支持。
