金属催化剂主导的CO₂和环氧化合物交替共聚已经蓬勃发展了50年，然而，复杂的多步骤催化剂制备和去除最终产品中的有色金属残留物对其可扩展性产生了巨大的挑战。

有鉴于此，浙江大学伍广朋研究员报道了一系列高活性的无金属催化剂，其特点是在一个分子中有一个亲电的硼中心和一个亲核季铵盐，用于环氧化合物和二氧化碳的共聚。

文章要点

1）使用市售原料，可通过两步轻松地实现有机催化剂放大至公斤级产量，产率稳定。

2）在较宽的温度范围内（25~150 ℃），在温和的CO2压力（15 bar）下，有机催化剂催化的环己烷与CO₂的共聚表现出很高的活性（转化率高达4900 h^-1）和超过99%的聚碳酸酯选择性。当环己烷与催化剂的进料比为20000/1时，效率达到5.0 kg/g 产物/催化剂，创历史最高纪录。

3）由于亲电硼中心和季铵盐之间分子内协同作用，使得该有机催化剂对CO₂/环氧化合物共聚具有前所未有的活性。并通过反应动力学研究、多重控制实验、¹¹B NMR研究和催化剂的晶体结构实验证实了这一点。密度泛函理论计算进一步证实了实验结论，加深了对催化过程的理解。

4）该催化剂的无金属特性、可扩展制备、优异的催化性能以及长期的热稳定性表明，该催化剂有望成为大规模生产CO₂基聚合物的理想候选材料。

Scalable bifunctional organoboron catalysts for copolymerization of CO₂ and epoxides with unprecedented efficiency, J. Am. Chem. Soc., 2020

DOI: 10.1021/jacs.0c03651

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.0c03651