浙江大學高分子系張興宏教授系統評述:來自碳酸酐酶的啟發——金屬-氫氧鍵在催化二氧化碳/環氧化物共聚中的作用

2021-02-22 高分子科學

二氧化碳(CO2)作為自然界碳循環的關鍵組分，在氣候變化中扮演重要角色。CO2也是清潔利用煤和石油過程的產物，豐富易得，無毒不燃，因此利用CO2合成有用的化學品和材料具有十分重要的意義。自從1969年日本科學家Inoue發現二乙基鋅/水(ZnEt2/H2O)體系能催化CO2與環氧化物共聚合成聚碳酸酯之後，眾多金屬催化劑已被開發，催化活性、產物選擇性以及聚合物的結構選擇性有了巨大的提高。目前報導的活性最高的催化CO2共聚催化劑的轉化數(TOF)是43 s-1，遠遠低於碳基生命體中廣泛存在的碳酸酐酶水合CO2的活性（TOF = 106 s-1）。因此我們堅信人工合成的CO2/環氧共聚催化劑的活性還有很大提升空間。

浙江大學高分子系張興宏教授對比了金屬催化劑包括該小組製備的納米鋅-鈷雙金屬氰化絡合物與碳酸酐酶的結構以及它們活化轉化CO2的一般特徵，評述了它們活化轉化含硫C1化合物（羰基硫和二硫化碳）的反應中一致發生的氧-硫交換反應，結合共聚機理研究結果，推測了金屬-氫氧鍵催化C1共聚的共性機制。這為設計合成新的聚合催化劑提供了有價值的參考。該工作發表在Chinese Journal of Polymer Science 2018年第2期「金屬催化聚合」專輯。

文章強調了碳酸酐鋅酶的鋅-氫氧鍵在CO2固定轉化中起到的關鍵作用，認為人工合成催化劑在催化活性還有很大的提升空間。作者進一步展望了四面體的鋅-氫氧鍵結構，配體和鋅的親和力，尤其是動態的蛋白質鏈摺疊及其支撐的活性位點的立體結構、微環境可作為新型催化劑設計的參考，可發展用於CO2/環氧化合物共聚的仿碳酸酐酶催化劑。

全文連結：

https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10118-018-2047-5

Chinese Journal of Polymer Science, 2018, 36 (2), 139-148

https://doi.org/10.1007/s10118-018-2047-5

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