西交大/陕师大曾荣教授团队Angew：C−H键胺化合成含胺基聚丙烯

聚烯烃塑料在我们的日常生活中无处不在，从食品包装到汽车部件，年产能超 2.5 亿吨，而聚丙烯是其中最重要的聚烯烃之一。然而，这些塑料因缺乏极性官能团，在亲水性、材料相容性、金属附着力等关键性能上表现不佳，并且使用后塑料废品难以高附加值回收造成的环境问题也日益突出，如何为这些塑料赋予新功能、实现高值化升级，成为聚合物领域的重要课题。近日，陕西师范大学曾荣教授团队开发出一种普适聚丙烯的C−H键官能团化方法，成功为聚丙烯材料一步引入胺基官能团。该方法使用廉价易得的N-氯酰胺钠盐为胺源，仅靠热驱动，而无需金属催化剂及光照促进，就让普通塑料实现性能升级，更为塑料废弃物高值化利用提供了可持续方案。相关成果以“C−H Amination of Polypropylene with Sodium N-Chloro-Amides”为题，发表于学术期刊Angew. Chem. Int. Ed.2025, DOI: 10.1002/anie.202516324.

含胺基聚烯烃的合成近期引起来科学家的广泛关注，而胺化聚丙烯的后聚合功能化由于甲基的立体位阻效应导致挑战性极大。典型的聚丙烯C−N键后功能化方法主要依赖偶氮类化合物的自由基加成或叠氮类化合物的乃春插入反应，往往受限于功能转化步奏冗长、反应温度较高（~200 oC）、副反应较多等。开发温和新方法一步高效合成含胺基聚丙烯具有重要的意义。

图1. 含氮聚丙烯的经典合成

近年来，曾荣教授团队围绕高分子功能化与降解开展了一系列研究工作，已经取得了诸多进展并在国内外知名学术期刊发表多篇研究论文（Macromolecules2025, 58, 10048-10055;Macromolecules2025, 58, 8877-8886; Chin. J. Chem.2025, 43, 3489-3495; Chin. J. Chem.2024, 42, 2431-2437; Nat. Commun.2024, 15, 4445; Macromolecules 2024, 57, 3595-3603; ChemCatChem, 2023, e202300929; Chem. Sci.,2023, 14, 9374-9379; J. Am. Chem. Soc.2023,145, 7612-7620; Chin. J. Chem.2021, 39, 3225-3230）。近日，该课题组又在该研究领域取得了重要突破，报道了一种聚烯烃C–H键胺化的新方法，使用廉价易得的N-氯酰胺钠盐为胺源，仅靠热驱动，高效的实现了胺基聚烯烃的一步法高效合成（图2）。

图2. 一步合成含胺基聚丙烯

作者首先通过使用N-氯对甲苯磺酰胺钠盐（ClAT）为胺源，优化了胺基聚丙烯的合成条件，并通过核磁、GPC、DSC等对产品进行了表征。GPC显示该方法能较好的保留高分子的母体结构。

图3 胺基聚丙烯的结构与表征

作者随后验证了该方法对不同类型、不同分子量聚烯烃、不同的N-氯酰胺钠盐的适用性（图4），aPP、iPP、sPP、EPM等都能发生反应制备得到相应功能化聚烯烃材料，展示出较高的反应效率。

图4 聚烯烃的普适性

作者也研究了胺化聚丙烯的物理化学特性(图5)。结果显示，胺化聚丙烯仍保留了110、040、130和041晶面特征峰，说明功能化没有破坏聚烯烃的结晶性，很好的保留了聚丙烯材料的母体性质(图5A)。相较于母体材料，胺化聚丙烯较大的提升了剪切强度 (图5B)、较好的促进混合塑料（PE/PS和PE/PP） (图5C-E)、无机材料的相容（图5F）等。

图5胺化聚丙烯的性能

该方法还可应用于生活聚丙烯材料的升级回收。多种含聚丙烯结构的生活塑料得到胺化升级，产品展示出接触的金属剪切特性，最高可达到5.0 MPa。

图6 生活聚丙烯废料升级

总结

西安交通大学/陕西师范大学曾荣教授团队开发了一种温和、高效的聚丙烯C−H键胺化新方法，操作简单，试剂廉价，步骤经济，方法具有通用性。该方法有效实现了系列功能化聚丙烯材料的高效合成，为聚烯烃材料的高值化转化与可持续使用开辟了新路径。文章第一作者是西安交通大学博士生周双静，西安交通大学马鹏琛教授、为反应机理做了DFT理论计算。该研究得到国家自然科学基金委（22371223和52433002）的支持。

论文链接：

https://doi.org/10.1002/anie.202516324.

来源：高分子科学前沿

声明：仅代表作者个人观点，作者水平有限，如有不科学之处，请在下方留言指正！