华东理工大学生物大分子研究室与合作者以氨基酸为可再生原料，提出了一种闭环二氧化碳（CO₂）介导的合成策略，能将CO₂快速固定并转化为具有高反应活性的N-羧基环内酸酐（NCA）单体，同时还实现了NCA的超快速、可控聚合，以及制备结构多样的高分子量氨基酸聚合物。相关研究成果近日发表于《美国化学会志》。

合成聚合物是现代社会不可或缺的重要材料，但其生产高度依赖化石资源，并伴随大量CO₂排放。然而，现有的CO₂基聚合物主要依赖环氧化物、烯烃等化石基单体，无法从根本上缓解碳失衡。此外，现有CO₂固定方法通常需要高压、高温以及过渡金属催化剂等较为苛刻的反应条件。如何利用CO₂和可再生原料，在温和条件下实现可回收聚合物的高效合成，仍是一个长期存在的挑战。

在前期研究的基础上，研究团队引入了CO₂介导的氨基甲酸盐中间体，能够在温和条件下将氨基酸快速转化为高反应活性的NCA单体，反应时间仅需1分钟。同时，氨基甲酸盐引发剂可实现NCA超快速、可控聚合，制备结构多样的氨基酸聚合物。值得一提的是，聚合过程中释放的CO₂可以被有效回收，并重新用于NCA单体和氨基甲酸盐引发剂的再生，形成“固定–释放–再利用”的闭环碳循环。反应中得到的高分子量聚合物展现出优异的力学性能，并可解聚回收为氨基酸原料，具有作为可回收工程塑料的巨大潜力。

CO ₂介导的氨基酸聚合物超快速、可控聚合与高效解聚。研究团队供图

相关论文信息：https://doi.org/10.1021/jacs.6c17448