席夫碱配合物及具有可控结构的聚乳酸的合成与性能研究

聚乳酸（PLA）是一种性能优异的生物可降解塑料。聚乳酸的降解行为、物理及机械性能等与其微观序列结构有着紧密的联系。聚L-乳酸（或聚D-乳酸）的熔点为180℃，消旋的聚乳酸没有熔点，而等量L-与D-聚乳酸形成的配合物熔点为230℃。本项目从双金属中心席夫碱催化剂的立体结构设计出发，合成一系列双金属中心席夫碱金属配合物。席夫碱的结构设计中在保留席夫碱大位阻骨架的同时引入多金属中心，可以大大提高催化的活性。采用核磁，质谱和X-ray等一系列表征手段来研究配合物和聚合产物的化学结构，探索聚合反应机理。评价这一系列双金属中心配合物催化外消旋和内消旋丙交酯的立体选择性开环聚合的选择性和活性。从调控聚乳酸主链的微观序列结构入手，对材料各方面性能进行研究和评价，为获得高性能或者特殊性能聚乳酸材料提供理论和实践支持。这一研究对从廉价消旋乳酸出发生产市场化的结晶性聚乳酸具有重要的意义。

生物可降解塑料是环境友好型新兴产业之一，符合国家“十三五”发展规划的战略需求。聚乳酸（PLA）是一种新型生物基绿色塑料，其原料来源于植物资源，不但具有完全生物可降解性，而且物理机械性能与聚丙烯相近。产品广泛应用于包装薄膜和泡沫材料、餐具、婴童用品、纺织纤维、生态农业、医用等领域，为解决环境污染和石油依赖等问题提供有力的材料支撑。PLA是性能和价格比最高的生物可降解塑料，预计2020年全球市场需求将达到300万吨。席夫碱类化合物及其金属配合物在药学、分析化学、催化、腐蚀以及光致变色等领域具有非常广泛的应用。特别是Salen类型的席夫碱在催化聚合制备立体选择性高分子研究上取得了突出的成果。然而，目前成功应用的多为单活性中心席夫碱催化剂，鲜有多活性中心席夫碱催化剂的报道。虽然单活性中心席夫碱催化剂具有较高的选择性，但是催化活性都较低。本项目设计合成了系列具有双中心席夫碱金属配合物。席夫碱的结构设计中在保留席夫碱大位阻骨架的同时引入多活性中心，可以大大提高催化的活性。研究配合物的化学结构，探索丙交酯聚合反应机理。评价系列双中心配合物催化丙交酯的立体选择性开环聚合的选择性和活性。这一研究不仅可使我们更深入的了解有机金属化合物的结构与催化性能之间的关系，而且可为聚乳酸产业化提供重要理论指导。