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聚碳酸酯（PC）是一種具有高透明度和抗沖擊性的工程塑料，可用于制造眼鏡鏡片、 照相機(jī)鏡頭、DVD、汽車前照燈和防彈玻璃。
聚碳酸酯的工業(yè)化生產(chǎn)主要是通過界面聚合法，使高反應(yīng)活性的光氣與醇在水和有機(jī)溶劑的界面上發(fā)生反應(yīng)。然而，由于光氣具有劇毒，從安全角度考慮，人們一直在積極研究不使用光氣的合成方法。
近年來，光氣的替代品（碳酸二苯酯等）已被用于合成分子量相對(duì)較低的PC，但對(duì)于制造分子量較大的高端PC來說，除了使用反應(yīng)性更強(qiáng)的傳統(tǒng)光氣外，沒有找到其他方法。
為了開發(fā)一種能夠合成安全、廉價(jià)、簡(jiǎn)單和低環(huán)境負(fù)荷的碳酸化合物的新化學(xué)反應(yīng)，神戶大學(xué)科學(xué)研究生院Akihiko Tsuda副教授的研究小組利用其開發(fā)的光控有機(jī)合成方法來開發(fā)界面聚合反應(yīng)。
他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)紫外線照射氫氧化鈉、氯仿和乙醇（處于氣相、水相和有機(jī)相的三相分離狀態(tài)）的混合溶液，同時(shí)向其中通入氧氣時(shí)，會(huì)在界面上產(chǎn)生反應(yīng)，從而可以高產(chǎn)率地獲得目標(biāo)聚碳酸酯。這種新方法適用于多種碳酸化合物產(chǎn)品的小規(guī)模合成。
該研究團(tuán)隊(duì)已在美國(guó)、新加坡、日本、中國(guó)、德國(guó)和其他八個(gè)國(guó)家獲得了光控界面合成碳酸化合物方法的專利。有關(guān)這項(xiàng)研究的論文發(fā)表在ACS Omega上。
研究小組只需用紫外線照射市售的氯仿、乙醇和氫氧化鈉的混合溶液，就能安全、廉價(jià)、簡(jiǎn)單地合成碳酸化合物，而且環(huán)境負(fù)荷低。一般來說，由于氫氧化鈉會(huì)分解氯仿和光氣，雖然預(yù)期分解會(huì)阻止反應(yīng)，但令人驚訝的是，與預(yù)期相反，反應(yīng)卻得到了促進(jìn)。
目前，大多數(shù)聚碳酸酯都是通過光氣與醇反應(yīng)來制造的。在這里介紹的合成方法中，不需要直接處理光氣，原因是所需數(shù)量的光氣是通過將光照射到氯仿溶劑產(chǎn)生的。
研究小組成功合成了四種市售碳酸酯、三種氟化碳酸酯（用作光氣替代品）、三種通用聚碳酸酯、一種特定氟化聚碳酸酯和六種尿素衍生物。
直接使用光氣的傳統(tǒng)方法適用于少數(shù)種類的碳酸化合物的大規(guī)模生產(chǎn)，而這種新的合成方法適用于小規(guī)模生產(chǎn)多種聚碳酸酯。這有助于實(shí)現(xiàn)低二氧化碳排放、低能耗和低廢物的碳中和可持續(xù)社會(huì)。這項(xiàng)研究得到了“JST A-STEP SEED Oriented Results”的支持。
