東京大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)使用丙烯和一氧化碳合成了聚合物“聚酮”（左上），并在其中加入過氧化氫氧化劑和促進(jìn)反應(yīng)的氯化鋁進(jìn)行“主鏈編輯”，反應(yīng)中聚酮總量的約40%轉(zhuǎn)化為酯，得到了含有與P3HB（右上）類似結(jié)構(gòu)（粉色部分）的聚酮酯（下圖）。
作為生物降解塑料而為人所知的聚3-羥基丁酸酯（P3HB）可在微生物的作用下快速轉(zhuǎn)化為二氧化碳（CO?），所以這種物質(zhì)作為環(huán)境負(fù)荷較低的塑料備受人們期待。然而，現(xiàn)有的P3HB合成方法必須用到微生物發(fā)酵或昂貴的化學(xué)原料，存在生產(chǎn)成本昂貴的問題。
東京大學(xué)研究生院工學(xué)系研究科的野崎京子教授、高橋講平特任研究員（現(xiàn)任特任講師）等組成的研究團(tuán)隊(duì)，采用了一種不直接合成目標(biāo)聚合物，而是讓已合成的聚合物鏈進(jìn)一步反應(yīng)，從而顯著改變性質(zhì)的“主鏈編輯”策略，由此找到了一種以廉價且豐富的工業(yè)原料丙烯、一氧化碳、過氧化氫合成與P3HB具有部分類似結(jié)構(gòu)的聚合物的方法。
首先，研究團(tuán)隊(duì)按照已知方法，通過丙烯與一氧化碳的反應(yīng)合成了聚合物“聚酮”。接著，在氧化劑過氧化氫中加入促進(jìn)反應(yīng)的氯化鋁，通過氧化反應(yīng)進(jìn)行“主鏈編輯”，得到了占聚酮總量約40%的P3HB類似結(jié)構(gòu)聚酯物質(zhì)——“聚酮酯”。此外，研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將這種聚合物用于群馬大學(xué)采集的土壤微生物時，一部分聚合物被轉(zhuǎn)化為了CO?，明確了這種材料具有微生物的生物降解性。
今后如果能進(jìn)一步提高氧化反應(yīng)的效率，并將聚酮直接轉(zhuǎn)化為P3HB本身，就可能實(shí)現(xiàn)生物降解塑料的更低成本和更大規(guī)模的生產(chǎn)制造，有望顯著推進(jìn)解決廢棄塑料所造成的環(huán)境污染問題。
