《Communications Chemistry》：Degradable polymers via controlled alternating ring-opening metathesis copolymerization of bio-sourced oxa-norbornenes and 2,3-dihydrofuran
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本研究针对传统高分子材料环境压力大的问题，开发了基于生物源的oxa-norbornenes与2,3-dihydrofuran(DHF)交替开环易位聚合(ROMP)路线，实现可控分子量与嵌段结构合成，获得酸降解性生物基共聚物，为可持续高分子设计提供新思路。
在全球塑料污染日益严峻的背景下，高分子工业正面临前所未有的环保压力——石油基材料的不可降解性和资源不可持续性成为制约发展的核心瓶颈。开发源自生物质的可再生单体来制造可降解聚合物，已成为学术界和产业界的共同追求。然而，如何同时实现生物基单体的高效利用、聚合过程的精准控制以及产物材料的可降解特性，仍是一个极具挑战的科学难题。正是在这一现实需求驱动下，一项发表于《Communications Chemistry》的研究提出了创新解决方案：通过生物源氧杂降冰片烯（oxa-norbornenes）与2,3-二氢呋喃（DHF）的交替开环易位共聚反应，成功制备出兼具可控结构与酸性降解能力的生物基高分子材料。
为验证这一策略可行性，研究团队整合了多种关键技术：利用衣康酸酐（itaconic anhydride）与糠醇（furfuryl alcohol）合成非对称生物源氧杂降冰片烯单体；采用钌卡宾催化剂体系进行交替开环易位聚合（ROMP）调控分子量；借助密度泛函理论（DFT）计算解析区域选择性机理；结合凝胶渗透色谱（GPC）、差示扫描量热法（DSC）与动态力学分析（DMA）表征聚合物热力学性质；通过酸性水解实验评估材料降解行为。
单体设计与可控聚合探索
研究首先从生物基原料出发，设计合成了非对称结构的氧杂降冰片烯单体。实验表明，该单体与DHF在优化条件下可实现高度交替的共聚序列，聚合过程呈现活性特征——分子量随单体/引发剂比例线性增长，且分布较窄，证明了链增长的可控性。这一结果为后续定制化设计聚合物链结构和功能奠定了基础。
区域选择性的动力学机制揭示
针对非对称单体开环过程中可能存在的立体化学差异，研究者观察到中等程度的区域选择性现象。通过DFT理论计算深入剖析发现，这种选择性并非由热力学稳定性主导，而是受反应路径的能垒差异控制，即遵循动力学控制机制。这一发现从原子层面解释了聚合过程中的微观结构形成规律。
材料性能与降解行为评估
所获交替共聚物表现出良好的热稳定性与可调的机械性能，玻璃化转变温度（Tg）等关键参数可通过单体比例精细调控。更引人注目的是，该类聚合物在酸性环境中能够发生主链断裂，降解为源自原始单体单元的小分子片段，实现了材料“从摇篮到坟墓”的全生命周期绿色设计理念。
综合以上结果，该工作建立了“生物基单体—可控聚合—可降解材料”的一体化技术路线。其重要意义在于：首次实现了生物源氧杂降冰片烯与DHF的高效交替共聚，填补了此类单体在ROMP体系中系统性研究的空白；通过理论计算与实验相结合，阐明了聚合反应的选择性控制机制；最终获得的酸降解型聚合物，为一次性塑料替代品和功能性医用材料提供了新的候选体系。这项工作不仅拓展了可再生高分子材料的设计维度，更为推动高分子工业向低碳循环方向转型贡献了实质性方案。
