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聚α-羟基羧酸(PAHA)由于具有优良的生物可降解性、生物兼容性和可再生性,其作为传统的石油基合成材料的替代物在近几十年来被广泛研究。聚乳酸(PLA)作为最重要的聚α-羟基羧酸,已被广泛应用于包装、纺织品、生物医药及制药等领域。因为对分子量控制性能突出,通过丙交酯(LA)的开环聚合(ROP)来制备聚乳酸是目前最有前途的方法。到目前为止,已有许多金属配合物,包括碱金属、碱土金属、锌、铝、铟、锡、稀土金属等配合物催化剂用于催化/引发丙交酯开环聚合。立体规整度对聚合物的物化性能有着重要的影响,因此对立体选择性催化丙交酯开环聚合的研究是很有价值的课题。毋庸置疑的是,催化剂对聚合反应的立体选择性起着关键作用;而通过精心设计的拥有合适配体的金属配合物可以在催化聚合反应中达到高活性、高选择性、高控制性等理想的催化效果。常见的聚α-羟基羧酸缺乏侧链官能团,难以对其的物化性能进行调控,限制了聚α-羟基羧酸应用。有大量的研究致力于合成取代的1,4-二氧杂环己烷-2,5-二酮单体,利用其开环聚合来侧链含不同取代基的聚α-羟基羧酸,但是这一方法受限于这类单体复杂的合成步骤、低的合成产率和低的开环聚合反应活性,不能推广使用。在过去的十年中,O-羧基内酸酐(OCA)作为LA的优异替代物,可在温和条件下制备官能团化的聚α-羟基羧酸,因此引起了广泛的关注。而立体选择性的催化OCA单体开环聚合是很有挑战的课题,因为目前还没有可立体选择性地催化O-羧基内酸酐开环聚合的催化剂。本论文立足于以上两点开展工作,论文主要内容为:1.简要综述立体选择性催化丙交酯(LA)开环聚合以及通过LA衍生物和OCA开环聚合得到功能化的聚α-羟基羧酸的进展。2.合成了系列高活性、高同规立体选择性的催化外消旋丙交酯的碱金属催化剂,得到最高的同规选择性值P_m达0.94。对聚合物立体选择性错误分析结果表明催化剂的立体选择性机理是链末端控制机理,因此生成的聚合物是多嵌段同规规整度聚合物,熔点最高达192.5°C。研究表明钾配合物的活性高于钠配合物,酚羟基苯环上的给电子取代基可以显著地增强催化剂的催化活性,而酚羟基邻位的位阻会降低催化活性;催化剂的高同规立体选择性是由于冠醚平面与配体上的蒽环平面所构筑的夹心结构导致。3.合成了两个六配位双核席夫碱Mg/Zn烷氧基配合物,这两个配合物可以有效地引发丙交酯开环聚合,得到分子量分布窄,分子量可控的聚乳酸。有趣的是,不同温度下,开环聚合的机理不相同。在130°C本体聚合时,是配位—插入机理。在低温下,配合物的烷氧基不能引发开化聚合反应;当外加苄醇之后,可以通过“单体活化机理”催化丙交酯开环聚合。另外配合物表现出较低的立体选择性,在甲苯中可以得到P_m值为0.59的部分同规规整度的聚乳酸。4.合成了四种基于三酚的锆和铪金属配合物,其可以高间规选择性地催化多种外消旋OCA开环聚合生成间规规整度的聚α-羟基羧酸,间规选择性最高可达0.97。另外利用该高间规立体选择性催化剂合成了高交替度的不同取代基的α-羟基羧酸的共聚物。