1．目的及意义
CO2是碳循环的最终产品，现今化石能源的大量使用使 CO2排放量急剧上升，这是造成温室效应的部分原因，导致了全球气候变暖，此外也导致了海水酸化，人类赖以生存的生态环境遭到了破坏。节能减排已成为世界各国共同的目标。
人们注意到 CO2作为地球较为丰富的一种自然资源，无毒、易于提取、成本低且不燃，若能作为一种工业生产原料，将有利于减排，变废为宝。关于CO2固定并用于有机原料和高分子材料生产的研究报道较多，其中 CO2与环氧化合物的共聚制备生物可降解的聚碳酸酯受到了人们的关注，过去几十年来该项研究也取得了较大的成果。

CO2与环氧丙烷交替共聚制备聚碳酸亚丙酯（PPC）已经在包装、建筑、医疗等领域实现了运用，但由于链结构中醚键的存在，分子链柔性大，分子间作用力小，导致其玻璃化转变温度 Tg 较低，力学性能和热性能较差[1]。对其进行化学改性如三元共聚、嵌段共聚、接枝共聚以及扩链交联等改变其结构进而改善其性能，寻求更高效更环保的催化剂，建立一种环境友好的 PPC 材料生产化工过程，是其主要研究方向[2]。

通过使用金属 Zn、Cr、Al、Co 等配位络合催化剂催化 CO2、环氧丙烷与DL－丙交酯（LA）三元共聚，生成的 PPCLA 相较于纯 PPC,Tg 升高，热学性能和力学性能得到改善，同时还实现了更短的降解周期[1]。用于 CO2和环氧化物共聚反应的催化体系包括 SalenMX 催化体系、卟啉类催化体系、稀土类催化体系，其中 SalenMX（M=Al,Co,Cr,Ti 等）催化体系制备方法简单、配体和配合物结构有利于修饰、产物选择性高、碳酸酯链节含量高、反应条件相对温和[3]。
金属类催化剂最大的缺点是某些金属离子有毒，不仅会污染环境，而且对最终产品使用者有害，工业上对此类催化剂有严格限制[4]。关于该问题的解决方法，学者们也在不断地探索中。
使用临界二氧化碳（scCO2）作为溶剂便是其中一种办法，因为 scCO2能减少金属催化剂在产物中的残留，同时还省去了溶剂的使用，使二氧化碳聚合环保优势更加突出[4]。广州化学研究所和浙江大学高分子科学与材料研究所[6]进行了大量研究，将超临界二氧化碳作为反应物直接参与化学反应,通过二氧化碳与环氧化物反应合成生物可降解聚碳酸酯。

除此之外，一些学者也想到若能制备一种原料洁净无毒、含量丰富、可再生的新型生物基催化剂用于二氧化碳三元共聚，将会加速促进PPC产品大规模工业化生产。这里拟采用氨基酸、生物醛和锌盐或镁盐为原料制备这种生物基催化剂，并与传统的SalenMX催化体系进行催化效果的对比。

从社会生产方面来看，若能合成出一种原料取之于自然、环境友好可再生且催化效果尚可的生物催化剂，将会引起人们对用于二氧化碳与环氧化物共聚的生物催化剂方面研究的关注，推动生物催化剂的快速发展，最后在科学家们不断探索过程中，开发出真正可用于PPC工业的生物基催化剂，产生极大的社会效益。

从人类自身健康方面来看，某些含重金属离子的配位络合催化剂，如用有毒的3,5-叔丁基水杨醛合成的SalenMX催化体系（X=Co，Cr），不仅生产过程不环保，对从业人员有害，而且对含这类催化剂残余的产品的使用者也有危害，但生物基催化剂不同，它的原料如氨基酸、嘧啶、嘌呤等一般由动植物合成，经人类提取出来，一般对人体无害，生产过程环保，若残留于PPC产品中，也必然是洁净无毒，对人体无害的。

从安全方面来看，合成这类催化剂既无有毒物质参与，又无易燃易爆品的使用，整个过程在正常的实验室环境下即可合成，安全性是无可置疑的。

从成本方面来看，微生物和植物能在体内合成所有的氨基酸，自然界储量丰富且可再生，价格一般较低。其他生物基原料也具有价格优势，可通过生物合成法合成。

从环境方面来看，这种生物基催化剂本身是环境友好且可再生的，而且其用于二氧化碳与环氧化物的共聚，合成PPC产品，也是节能减排、应对全球气候变暖的重要措施，取之于大自然、变废为宝，无论从资源、环境、社会等角度来看，开发用于二氧化碳三元共聚生物基催化剂，都将是响应国家绿色工业革命号召的一大举措。

关于生物基催化剂用于二氧化碳三元共聚的报道较少，以下着重介绍萨伦催化剂的发展进程。

1999 年，Jacobsen 等人[5]首先利用一种手性(R, R)-Salen-Cr(III)X 催化剂， 催化了 1 atm 压力下 CO2和 PO 的共聚合，得到聚碳酸酯。

2004 年，Lu[6]等设计了含有一个季铵盐单元 SalenCo（Ш）X／双（三苯基正膦基）氯化铵（PPNCl）二元催化体系成功地实现了 CO2/PO/CHO 的三元共聚。2010 年该课题组在二元催化体系的基础上，又设计合成了含有四个个季铵盐单元 SalenCo（Ш）X 单组分双功能催化剂，用于 CO2/PO/CHO 的三元共聚，发现该催化剂结构调控能力更强、适用温度范围更广、活性更高。

2006 年，Lu[7]等还发现以 SalenCo ( Ⅲ) (OOCCCl3）和四丁基溴化铵二元催化体系催化外消旋 1 ,2-环氧丙烷与 CO2的共聚时，选择性地生成环状碳酸酯。SalenMX 催化体系 X-以及四丁基溴化铵的阴离子都对生成聚丙撑碳酸酯和环状碳酸酯的选择性有很大影响。例如 ,四正丁基溴化铵作助催化剂时 , 手[(Salen) Co ( Ⅲ)X]的轴向 X-由乙酸根负离子变为二硝基苯酚负离子时 ,聚丙撑碳酸酯的产率极大提高，达 78%;另一方面 ,固定 X-为 2 , 4-二硝基苯酚负离子 ,把助催化剂中的溴离子改变为氯离子或醋酸根负离子时 , 聚丙撑碳酸酯的产率提高约 20%。