电子效应导向的双功能铁催化剂用于环氧树脂和酐的共聚反应：实现高分子量聚酯的合成

《ANGEWANDTE CHEMIE-INTERNATIONAL EDITION》：Electronic-Effect-Guided Bifunctional Iron Catalyst for the Copolymerization of Epoxides and Anhydrides: Enabling the Synthesis of High Molecular Weight Polyesters

采用电子效应导向设计开发新型双功能(salen)Fe(III)催化剂，显著提升环氧乙烷与酰氯开环共聚合效率，0.005mol%负载下实现19000转数，生成分子量达254kDa、选择性≥98%的高性能聚酯，并具备优异抗杂质能力。

　　

摘要

使用基于金属的催化剂对环氧树脂和酸酐进行开环共聚（ROCOP）是合成聚酯的一种有前景的方法。然而，传统的催化剂在活性和对杂质的耐受性方面存在不足，而这些对于合成高性能聚酯至关重要。本文采用了一种新的电子效应引导设计原则，开发出一种具有优异效率的双功能(salen)Fe(III)催化剂。辅催化剂的吸电子效应降低了铁中心的电子密度，从而提高了(salen)Fe(III)催化剂的催化活性。与需要较高催化剂负载量的传统系统不同，这种双功能(salen)Fe(III)催化剂在极低的负载量（0.005 mol%）下仍能保持活性，并实现了前所未有的转化数（19,000）。值得注意的是，这种双功能(salen)Fe(III)催化剂成为首个能够合成分子量高达254 kDa的聚酯，并且聚酯选择性超过98%的有机金属配合物。这些高分子量聚酯表现出显著的热稳定性和与通用塑料相当的高拉伸强度。此外，该催化剂对杂质具有很强的耐受性。这一特性使得环氧树脂和酸酐的开环共聚过程可以在空气中使用商业单体进行，而无需进一步纯化，这是以往催化剂无法实现的。

图形摘要

通过电子效应引导的设计策略制备了一种新的双功能(salen)Fe(III)催化剂。该策略降低了铁中心的电子密度，从而提高了(salen)Fe(III)催化剂的催化活性。这种双功能(salen)Fe(III)催化剂在极低的催化剂负载量（0.005 mol%）下仍能保持活性，并实现了前所未有的转化数（高达19,000）。值得注意的是，这种双功能(salen)Fe(III)催化剂合成了分子量（115–254 kDa）高且聚酯选择性（≥98%）的聚酯。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可在本文的补充材料中找到。