本网讯（物质科学与信息技术研究）金属催化烯烃配位共聚作为直接合成极性聚烯烃材料的方法，其过程可控且机理明确，因此受到了学术界的广泛关注。然而在共聚过程的研究中，催化剂的设计一直是关注的重点。自齐格勒-纳塔催化剂发现至今，烯烃聚合催化剂经历了多年的更新迭代，发展了许多具有里程碑式的催化体系。然而，适用于烯烃与极性单体共聚过程的高效催化体系却非常有限。因此，通过催化剂的结构设计来影响烯烃与极性单体的共聚过程，一直是此领域前沿的科学问题。
近日，物质科学与信息技术研究院聚烯烃工业研发团队在新型催化剂的结构设计上取得系列进展。首先，陈敏教授、谭忱、王福周合作提出了一种“受约束结构对称策略”，通过设计氧杂大环α-二亚胺镍催化剂，成功打破了分子量与极性单体插入比之间的传统平衡。该催化剂通过大环拓扑结构将二苯甲基取代基限制在N−Ni−N平面的同一侧，形成独特的对称构型，不仅实现了高于10⁷ g·mol⁻¹·h⁻¹的催化活性，还显著提升了聚合物分子量，并在与极性单体共聚时实现了高达5.3 mol%的插入比。此外，催化剂中的环醚单元还可作为锚定点，实现其在Lewis酸改性二氧化硅上的固载，进一步优化聚合物形貌与性能。相关论文以“A Constrained Structural Symmetry Strategy for Nickel-Catalyzed Olefin Polymerization and Copolymerization with Polar Monomers”为题，发表在化学顶级期刊《Journal of the American Chemical Society》上，安徽大学为论文唯一完成单位，第一作者是安徽大学外籍博士后Muhammad Qasim。陈敏教授、谭忱、王福周为论文的共同通讯作者。
图1 设计并合成采用“受约束结构对称策略”的氧杂大环α-二亚胺镍催化剂
图2 氧杂大环α-二亚胺镍催化剂的单晶结构
同时，陈敏教授、王福周、李超设计了基于吲哚酮骨架的镍催化剂，该催化剂实现了乙烯与降冰片烯类单体的共聚，单体的插入比可高达36%。此类催化剂在设计上的优势是原料便宜易得，同时还可进行双重位点的调控，实现催化剂的多样性调控。相关论文以“Indole-Based Nickel Catalysts for Ethylene Polymerization and Copolymerization with Norbornene Derivatives”为题，发表于高分子领域权威期刊《Macromolecules》（自然指数期刊，中科院一区TOP），安徽大学为论文唯一完成单位，第一作者为安徽大学博士研究生张迪。陈敏教授、王福周、李超为论文的共同通讯作者。