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Evolution of Copolymers of Epoxides and CO2: Catalysts, Monomers, Architectures, and Applications
Chemical Reviews ( IF 51.4 ) Pub Date : 2024-10-25 , DOI: 10.1021/acs.chemrev.4c00517 Guan-Wen Yang, Rui Xie, Yao-Yao Zhang, Cheng-Kai Xu, Guang-Peng Wu
Chemical Reviews ( IF 51.4 ) Pub Date : 2024-10-25 , DOI: 10.1021/acs.chemrev.4c00517 Guan-Wen Yang, Rui Xie, Yao-Yao Zhang, Cheng-Kai Xu, Guang-Peng Wu
The copolymerization of CO2 and epoxides presents a transformative approach to converting greenhouse gases into aliphatic polycarbonates (CO2-PCs), thereby reducing the polymer industry’s dependence on fossil resources. Over the past 50 years, a wide array of metallic catalysts, both heterogeneous and homogeneous, have been developed to achieve precise control over polymer selectivity, sequence, regio-, and stereoselectivity. This review details the evolution of metal-based catalysts, with a particular focus on the emergence of organoborane catalysts, and explores how these catalysts effectively address kinetic and thermodynamic challenges in CO2/epoxides copoly2merization. Advances in the synthesis of CO2-PCs with varied sequence and chain architectures through diverse polymerization protocols are examined, alongside the applications of functional CO2-PCs produced by incorporating different epoxides. The review also underscores the contributions of computational techniques to our understanding of copolymerization mechanisms and highlights recent advances in the closed-loop chemical recycling of CO2-sourced polycarbonates. Finally, the industrialization efforts of CO2-PCs are discussed, offering readers a comprehensive understanding of the evolution and future potential of epoxide copolymerization with CO2.
中文翻译:
环氧化物和 CO2 共聚物的演变:催化剂、单体、结构和应用
CO2 和环氧化物的共聚提供了一种将温室气体转化为脂肪族聚碳酸酯 (CO2-PC) 的变革性方法,从而减少了聚合物行业对化石资源的依赖。在过去的 50 年里,已经开发了各种非均相和均相金属催化剂,以实现对聚合物选择性、序列、区域和立体选择性的精确控制。本文详细介绍了金属基催化剂的演变,特别关注有机硼烷催化剂的出现,并探讨了这些催化剂如何有效解决 CO2/环氧化物共聚2汞化过程中的动力学和热力学挑战。研究了通过不同的聚合方案合成具有不同序列和链结构的 CO2-PC 的进展,以及通过掺入不同环氧化物生产的功能性 CO2-PC 的应用。该综述还强调了计算技术对我们理解共聚机制的贡献,并强调了 CO2 来源聚碳酸酯的闭环化学回收的最新进展。最后,讨论了 CO2-PC 的工业化工作,让读者全面了解环氧化物与 CO2 共聚的演变和未来潜力。
更新日期:2024-10-25
中文翻译:
环氧化物和 CO2 共聚物的演变:催化剂、单体、结构和应用
CO2 和环氧化物的共聚提供了一种将温室气体转化为脂肪族聚碳酸酯 (CO2-PC) 的变革性方法,从而减少了聚合物行业对化石资源的依赖。在过去的 50 年里,已经开发了各种非均相和均相金属催化剂,以实现对聚合物选择性、序列、区域和立体选择性的精确控制。本文详细介绍了金属基催化剂的演变,特别关注有机硼烷催化剂的出现,并探讨了这些催化剂如何有效解决 CO2/环氧化物共聚2汞化过程中的动力学和热力学挑战。研究了通过不同的聚合方案合成具有不同序列和链结构的 CO2-PC 的进展,以及通过掺入不同环氧化物生产的功能性 CO2-PC 的应用。该综述还强调了计算技术对我们理解共聚机制的贡献,并强调了 CO2 来源聚碳酸酯的闭环化学回收的最新进展。最后,讨论了 CO2-PC 的工业化工作,让读者全面了解环氧化物与 CO2 共聚的演变和未来潜力。