导读

       聚乳酸及其共聚物是可持续高分子材料发展的重要方向。近年来，在聚乳酸合成领域出现了一类新型的单分子多功能催化剂，这类催化剂能够利用氢键、有机配位等超分子作用活化丙交酯并稳定增长链末端，从而可在活性和选择性两方面呈现协同增长的催化效应，相较于金属催化剂具有低毒和低成本等优势，相较于多组分有机催化剂具有聚合可控性高和选择性优的特点。浙江大学张兴宏教授团队综述了若干代表性的单分子双功能催化剂，包括基于氢键作用的有机双功能催化剂、三位点有机催化剂和集氢键效应与引发作用于同一分子的碱金属离子型催化剂，并比较了这些催化剂在丙交酯开环聚合及嵌段共聚中表现出的催化性能。提出未来应聚焦发展兼顾催化活性和立体选择性的单分子多功能催化剂体系，从超分子作用视角系统阐述和总结了该类催化剂的构效关系和独特作用机制。

封面故事

       在象征化学反应微观视角的蓝白色背景映衬下，封面展示了多功能单分子有机催化剂的作用机制：碱性基团（BASE）与氢键供体（HBD）构成催化剂骨架的核心结构，在聚酯合成中如同机械臂般协同工作——碱性基团负责稳定聚合物活性链末端，而氢键供体则活化丙交酯单体从而驱动链增长过程。在该机制作用下，以丙交酯和环氧化物为主的单体，宛如在工厂流水线上流畅而高效地进行开环均聚与共聚反应，生成相应的聚乳酸及其嵌段共聚物。

概述

聚乳酸（PLA）是一种具有代表性的生物基脂肪族聚酯，因其生物可降解性和生物相容性而备受关注，由丙交酯（LA）催化聚合合成PLA是工业上制备PLA材料的一条重要途径。制备PLA的催化体系种类繁多，其中以辛酸亚锡和碱金属醇盐为代表的金属催化剂因其高效、廉价和良好普适性等优点而成为工业生产的首选催化剂；随着后续发展，研究者开发了一系列基于锌系、镁系和铁系等金属配合物催化剂。金属催化体系在温和条件下表现出较高的催化活性和聚合可控性，但存在金属残留和生物相容性差等问题，其潜在的生物毒性限制了其在生物医学领域的应用。

相比于金属催化剂，传统有机催化剂（Brønsted酸和有机碱等）与引发剂构成的多组分催化体系催化LA开环均聚或共聚面临无法兼顾催化剂催化活性和选择性（聚合过程中抑制链转移的能力）以及立体选择性（对单一构型单体的识别能力）低等问题。近年来，单分子多功能催化剂作为 PLA 合成领域的新型催化剂备受关注，其通过分子内活化基团的协同作用，在催化活性与选择性上实现协同提升，目前已在 LA 开环聚合及共聚合中取得可观进展，展现出巨大应用潜力；但相较于金属催化剂，其在催化活性与立体选择性上仍有较大提升空间。

       浙江大学张兴宏教授团队综述了若干具有代表性的单分子双功能/三功能催化剂，从催化机制和催化性能两个角度去总结催化剂的独特机制和构效关系，在单分子双功能催化剂的基础上，通过引入针对不同单体的特异性活化基团，构造得到的三位点有机催化剂可初步实现聚乳酸与聚碳酸酯（或聚醚）的嵌段、梯度共聚物的一锅高效合成。未来研究应聚焦于发展可同时满足催化活性与立体选择性的多功能单分子催化剂体系，并从超分子作用角度，系统认知和总结这一类催化剂的构效关系与独特作用机制，为 PLA 材料的绿色高效合成提供新方向。

引用原文：

冯西敏, 耿晓维, 张成建, 张兴宏. 多功能单分子催化丙交酯开环聚合和共聚合[J]. 功能高分子学报，2025，38（6）：471-480. doi:  10.14133/j.cnki.1008-9357.20250618001

FENG Ximin, GENG Xiaowei, ZHANG Chengjian, ZHANG Xinghong. Multifunctional Single-Molecule Catalysts for Ring-Opening Polymerization and Copolymerization of Lactide[J]. Journal of Functional Polymers. doi: 10.14133/j.cnki.1008-9357.20250618001

作者介绍

张兴宏，博士，浙江大学求是特聘教授，现任辽宁大学校长助理。研究方向为高分子材料的合成。近年聚焦CO2共聚、含硫高分子合成和有机催化聚合等研究，以通讯作者发表学术论文200篇，包括Nat. Synth.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Nat. Commun.等期刊文章，应Acc. Chem. Res.邀请发表专论3篇，应Green Chem 邀请发表Perspective文章1篇，H指数50；主编出版《含硫高分子》(Wiley)，应邀发表英文专著章节3章；授权中国发明专利50项，授权美国专利5项。学术任职有“生物基运输燃料技术全国重点实验室”副主任/理事会理事，中国化学会分子聚集发光专业委员会委员、Chinese Chemical Letters副主编、Aggregate青年编委、Giant执行编辑委员编委、浙江省“全省高值化学品低碳合成重点实验室”副主任和浙江省粘接技术协会理事长等。

冯西敏，男，1999年生，浙江大学高分子科学与工程学系博士生，2021年于中山大学获得工学学士学位，2023年于浙江大学开展硕博连读攻读博士学位。研究方向是高分子合成化学，博士期间主要从事有机催化剂的合成和催化聚合合成低碳聚酯的研究。迄今在Nature Synthesis期刊上发表论文1篇，在Macromolecules期刊上发表论文3篇。