在我们日常生活中,可降解高分子聚酯扮演着重要的作用,如聚丙交酯(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚碳酸酯(PC)等已广泛应用于薄膜、服装、纤维等领域。而聚丙交酯(PLA)由于其生物相容性、生物可降解性及回收性已被广泛应用于医用高分子材料中,如手术缝合线、骨钉、药物载体、组织支架等。考虑到聚丙交酯的发展前景,近几十年,科学家们致力于进一步提升聚丙交酯的性能。聚合物的微观结构会影响它的性能,就聚丙交酯来说,由于单体分子内有两个手性碳,所以聚丙交酯的性能在很大程度上取决于高分子链上手性单元的排布。例如,聚消旋丙交酯规整度较低时,其熔点及玻璃化温度会比纯手性的PLLA链或PDLA链要低;但是,当PLLA链与PDLA链以1:1的比例混合时,该混合物会有高达230°C的熔点,如此高的熔点是因为立体复合物的形成,如果催化剂能立体选择性地催化外消旋丙交酯开环聚合,就可以直接得到高立体规整度的立体复合聚合物。所以研究出能高立体选择性地催化外消旋丙交酯开环聚合的金属配合物催化剂具有重要的应用价值,这也是近年来该领域的研究热点。本文致力于s区无毒金属配合物在选择性催化外消旋丙交酯开环聚合中的研究,具体从四个部分讲述整个研究过程:第一部分详细描述了立体选择性开环聚合外消旋丙交酯的机理及研究进展,介绍了几类主要的金属配合物在立体选择性开环聚合外消旋丙交酯中的应用。第二部分报道了冠醚类钠、钾金属的萘酚配合物及其在催化外消旋丙交酯开环聚合中的应用。此类金属催化剂不仅具有高活性、对聚合物分子量的可控性,而且在常温下对外消旋丙交酯同规选择性Pm值可达0.73,是当时报道碱金属体系在常温下具有的最高同规选择性。第三部分是在第二部分的基础上,系统地研究了s区碱金属催化剂中金属离子半径大小对催化外消旋丙交酯开环聚合过程中活性及选择性的影响。该部分的重点在于系统性地比较碱金属配合物催化丙交酯开环聚合的行为及首次将金属铷配合物应用于丙交酯的开环聚合中,为碱金属催化剂在丙交酯开环聚合中的应用提供了更多的可能性。第四部分使用了基于无毒碱土金属镁及性质类似的金属锌与席夫碱配体的配合物催化剂来催化丙交酯开环聚合。本部分的思想来源于席夫碱铝配合物在外消旋丙交酯开环聚合中表现出的优异立体选择性,期望将类似铝配合物的结构应用到锌镁配合物中,但立体选择性的结果并不理想,可能的原因是意外的碳氮双键被还原导致预期的面结构发生翻转,金属中心位阻变大,导致活性也降低。总之,这篇论文主要探讨了s区金属配合物催化剂立体选择性地催化外消旋丙交酯开环聚合的研究,在本课题组已有的研究基础上进一步改进,使碱金属化合物在常温下对外消旋丙交酯同规选择性Pm值达到0.73,对后续环酯开环聚合催化剂的设计具有一定的参考价值。