羰基硫（COS）是一种温室气体，主要产生于火山爆发、生物腐败和工业排放等多种过程。在大气中，COS会经历一系列光化学反应，引发酸雨、臭氧层破坏和雾霾等环境问题。另一方面，作为对流层中含量最丰富的含硫气体，COS不仅是大气硫循环的关键中间体，也是重要的工业化学品。近十几年来，COS与环氧化合物共聚制备的聚硫代碳酸酯，因其高透明度、高折射率以及优异的重金属捕获能力，而广受关注。
相较于种类繁多的CO2/环氧化合物共聚所使用的金属催化剂，关于COS/环氧化合物共聚的金属配合物的研究较为有限，尤其是能够高效制备高分子量交替聚硫代碳酸酯的低毒性金属催化剂的报道较少。此外，COS/环氧化合物共聚过程中，容易发生氧/硫交换副反应（O/S ER），尤其在高温条件下，会生成CO2和环硫化合物的混合物，从而降低聚合选择性。因此，解决上述问题对于进一步推动COS与环氧化物共聚反应的研究与发展显得尤为重要。
图3 PO与COS在 (a) 40 °C、(b) 50 °C、(c) 60 °C和 (d) 70 °C下共聚期间每5秒记录的原位FTIR光谱的三维叠加图。(e) 通过原位FTIR光谱监测的1710 cm−1处的PPMTC峰的增长。反应条件：PO/APFe/PPNCl = 10,000/1/1，1.0MPa COS。
催化剂对杂质的耐受性是关乎经济性和应用性的重要问题。COS通常可以从含有N2、CO2、CO和水蒸气的复杂烟气中回收，鉴于此，该研究考察了这些气体杂质和水分对共聚反应的影响。结果表明，这些杂质对聚合活性的影响甚微。除了CO和水会导致聚合物分子量较低外，从N2、干燥空气和CO2获得的共聚物具有可接受的分子量。环氧化合物和COS中残留的水可能会导致O/S ER并降低区域选择性。有趣的是，即使在100倍于APFe的水存在时，也没有观察到O/S ER副反应，聚合产物保持高含量的头-尾结构（96%）。
图4 杂质对APFe/PPNCl二元催化剂催化PO/COS共聚合的影响
图5 在100当量水存在下，APFe/PPNCl合成的PPMTC的13C NMR核磁共振谱图。
该工作以“Efficient Regioselective Copolymerization of Carbonyl Sulfide and Propylene Oxide with a Tolerant Iron Complex-Based Binary Catalyst”为题发表在《Macromolecules》。河北工业大学化工学院硕士生杨安冉和博士生武宪民为本文共同第一作者，通讯作者为河北工业大学刘宾元教授。该项研究得到国家自然科学基金（52173004）和河北省自然科学基金重点项目（E2022202015）的资助。
论文链接：
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.macromol.4c01443.
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