21世纪以来,生物可降解塑料的应用充分渗入人们的日常生活中,为国民经济的发展带来了极为重要的影响,尤其在农业生产、包装材料、生物医药领域被广泛关注。目前,已合成的可生物降解聚合物种类广泛,包括聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚酯酰胺、聚醚、聚磷酸酯等,它们均可通过逐步缩聚或链增长聚合而得到。常见的优良聚酯材料如聚己内酯（PCL）、聚戊内酯（PVL）及聚丙交酯（PLA）往往通过便捷且高效的开环聚合反应而得到,许多研究均致力于这些生物可降解塑料的合成、性能和加工。金属有机配合物,尤其是金属铝的配合物,因具有良好的生物相容性及其低毒的特点,已被广泛运用于催化环酯开环聚合反应。当前,获得催化活性好、立体选择性高的催化剂是一个研究重点,亦是难点。由于金属配合物的配体结构灵活多变,催化聚合反应的性能受配体的电子及空间位阻效应的影响很大,因此设计合理的配体结构是研究的关键。本论文首先设计合成了三个不同系列的基于含氮杂环配体的金属铝配合物;其次,对它们催化ε-己内酯（ε-CL）、戊内酯（δ-VL）及外消旋丙交酯（rac-LA）开环聚合的性能进行研究,重点对配体中取代基团的电子及空间位阻效应对聚合反应活性及立体选择性的影响及规律进行分析和讨论;再次,探讨了聚合反应机理,为催化剂结构的设计和优化提供了合理的研究思路。本论文具体包括以下四部分内容:第一章:导论。介绍了可降解聚酯材料,包括聚己内酯、聚戊内酯、聚丙交酯;金属配合物催化体系催化剂的研究进展及性能;开环聚合机理,包括阳离子聚合、阴离子聚合、单体活化、配位–插入机理。第二章:β-吡啶基N,O-二齿烯醇式铝配合物的合成及其催化ε-己内酯、rac-丙交酯开环聚合的性能。研究表明,在助催化剂苄醇存在下,四配位的铝配合物1a–4a,6a及五配位铝配合物1b,2b,4b–6b均可高效、可控地催化ε-己内酯、rac-丙交酯开环聚合。催化剂的催化活性受配体中取代基团的电子及空间位阻效应影响较大。其中,配体结构中苯环上含有较小给电子基团p-CH₃的2a及2b催化活性较好,而含有吸电子基团p-F的配合物4a及4b催化活性稍弱,含有较大位阻p-^tBu的配合物6a及6b活性也较弱。另外,6b催化rac-丙交酯开环聚合可得到全同立构规整性很好的聚丙交酯,P_m值可达到0.77。最后,分离得到4a与苄醇反应的产物7。第三章:β-吡嗪基N,O-二齿烯醇式铝配合物催化rac-丙交酯开环聚合的性能。研究表明,在助催化剂苄醇存在下,四配位的铝配合物8a–12a及五配位铝配合物8b–11b均可高效、可控地催化rac-丙交酯开环聚合。催化活性受配体中取代基团的电子效应影响较大。其中,11a和11b由于配体结构中含有p-OMe取代基,其给电子效应及氧原子的配位效应均使得催化活性明显降低。运用配合物10a,11a分别与1倍当量苄醇的核磁管反应,推测了催化聚合反应的活性中间体可能是一个含有多种有机铝化合物的混合物。本部分铝配合物催化rac-丙交酯聚合时可得到全同立构规整性良好的聚丙交酯,P_m值可达到0.77。第四章:β-吡啶基N,N-二齿烯胺式铝配合物的合成及其催化ε-己内酯、δ-戊内酯开环聚合及共聚的性能。在苄醇存在下,配合物13,17,18可高效、可控地催化ε-己内酯、δ-戊内酯开环聚合,得到分子量可控且分子量分布很窄的聚合物,且聚合反应的速率主要是由单体的插入速率决定的。配体中含有邻位烷基取代基团的配合物14–16则由于金属铝中心周围具有较大的空间位阻,使得单体配位及插入较困难,导致配合物的催化活性较弱。由配合物18催化ε-己内酯和δ-戊内酯共聚,得到几种不同微结构的共聚物,并通过核磁共振谱图、GPC及DSC进行表征。