最新NatureChemistry：催化助力塑料回收利用！

　　最新Nature Chemistry：催化助力塑料回收利用！

　　一次性塑料因其成本低、重量輕、耐用性好、穩定性高等優點為現代生活帶來便利，廣泛應用于消費品和工業產品。然而，塑料在地表的長期累積，對環境帶來了巨大挑戰。由于目前的回收率約10%，大多數商品塑料要么被填埋，要么被扔進了環境中。此外，當前的回收方法在每個循環中都會產生大量的價值損失，產生物理性能較差的材料。因此，急需開發一種高效的塑料回收方法來緩解塑料垃圾對環境的壓力。

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　　本文報道了一種1,3-丁二烯的[2+2]環加成/低聚反應，以產生以前未實現的telechelic微結構(1,

　　n-二乙烯基)寡環丁烷。

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　　這種材料具有熱穩定性，具有由鏈末端控制產生的立體規則段，并且即使在低分子量下也表現出高結晶度。

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　　在吡啶（二亞胺）鐵催化劑存在下，將寡環丁烷暴露在真空中，可以解聚生成原始丁二烯，展示了從商品碳氫化合物原料衍生的寡聚物的閉環化學循環的罕見實例。

　　目前，通過共價、雜原子鍵結合的新聚合物結構的引入來實現化學循環，但是這些結構易受可逆化學解理的影響(圖1a)。雖然這些例子提供了有價值的概念證明，但最先進的方法仍然需要專門的單體，這與用于商品的單體相比規模較小(圖1b)。其中，化學可回收的半晶聚合物尤其罕見，本文通過合成、表征和控制解構由1,3-環丁烷重復單元組成的低聚物來描述這一目標的實現(圖1c)。

　　首先，作者進行了寡環丁烷微觀結構的合成與表征。對于二烯烯烴[2+2]環加成反應，鐵催化劑只與二烯的一種烯烴結合，這表明1,3-丁二烯的級聯環加成寡聚化可能產生新的低丁二烯微觀結構(圖2a)。其中，含有可溶的半固態部分和不溶的、堅硬的結晶的淺褐色粉末。

　　接下來，作者研究了寡環丁烷的晶體學和熱性質。圖3a表明在寡環丁烷結構中，結構域的順序取決于溫度。DSC表明環丁基低聚物的晶域在從-80℃加熱到250℃并且隨后從250℃循環兩次到30℃時可恢復。

　　隨后，通過分子動力學(MD)模擬進行計算模擬晶體晶格代表的觀測散射數據。

　　在TPSSh/RKS/LACV3P**+//LACVP**的理論水平上探索三種不同溶劑模型的低聚序列也表明，整體反應接近熱中性。

　　通過吡啶（二亞胺）連接的鐵催化劑介導的進料烯烴的順序[2+2]環加成反應產生由1,3位連接的環丁基環組成的低聚物鏈。這些史無前例的結構被化學反齊聚回原始單體，因此構成了一類罕見的半結晶、化學可回收的碳氫化合物齊聚物，這些齊聚物來自廉價、普遍存在的原料烯烴。這些低聚物的遠端性質也為交聯和合成后改性程序開辟了新的前景，以定制合成新的碳氫基材料。

　　原文鏈接：

　　https://www.nature.com/articles/s41557-020-00614-w