该团队新开发的化学工艺可以使用溶剂morpholine和少量钛基催化剂将聚酯升级为morpholine酰胺。资料来源:东京都大学

将塑料废物转化为有机化学的多功能积木。

东京城市大学的研究人员开发了一种新的化学工艺，将聚酯(包括塑料瓶中的PET)升级为morpholine amide，这是一种多功能且有价值的合成多种化合物的基本材料。该反应产率高，无废物，不需要有害化学物质，并且易于扩展。该团队成功地打破了通常昂贵的塑料废物闭环回收循环，允许升级回收更有价值的产品。

交付一般回收与升级回收

回收利用在我们与塑料垃圾的斗争中起着不可或缺的作用。但代价是什么呢?例如，回收聚酯，包括塑料瓶中的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，通常需要电力来进行所需的足够热的化学反应，或者在强碱性条件下产生化学废物。最后，我们得到中间化合物，这些中间化合物被用来制造它们原来的产品。这不仅会造成浪费，而且在经济上也不可行。

这就是“向上”骑行的由来。科学家们一直在努力打破这个闭环，从塑料废物中创造出对社会更有价值和更有用的化合物。像这样的“开环”计划是帮助我们向绿色社会过渡的实用战略的重要组成部分。

化学转化的突破

现在，由东京都大学副教授Yohei Ogiwara和Kotohiro Nomura教授领导的一个团队提出了一种几乎没有浪费的方法，可以将聚酯转化为一种多功能的建筑材料，这种材料可以转化为多种有价值的化合物。他们使用了一种叫做morpholine的廉价溶剂和少量的钛基催化剂将聚酯转化为morpholine酰胺。它们不仅可以转化为中间化合物以制造更多的聚酯(回收)，而且还可以很容易地反应生成酮类、醛类和胺类，所有重要的化学家族都可以用来制造大量其他更有价值的化合物(升级回收)。

新工艺不需要昂贵的试剂或苛刻的条件，几乎没有化学废物。收率非常高，任何未反应的溶剂都可以很容易地收集。他们还发现，只需要少量的催化剂就能以合理的速度驱动反应，而分离产物所需要的只是简单的过滤。该团队强调的一个关键点是，主要反应是在常压下进行的，这意味着不需要特殊的反应容器或设备。这使得该反应易于扩展，即使在实验室中也是如此。该团队从一个真正的PET饮料瓶中提取了50g PET材料，并与morpholine反应，得到了超过70克的morpholine酰胺，收率为90%。

影响及未来潜力

随着全球塑料垃圾问题变得越来越严重，需要大胆的新策略来处理和重新部署塑料到社会中。作为一种低成本、无废物、升级回收的选择，该团队的工作可能很快就会应用于将聚酯废料转化为特种化学品。

参考文献:Yohei Ogiwara和Kotohiro Nomura, 2023年8月28日，ACS有机无机Au，“PET化学升级成Morpholine Amide作为多功能合成构建块”。DOI: 10.1021 / acsorginorgau.3c00037

本研究由JST-CREST基金资助，资助号JPMJCR21L5。