摘要：2025年3月12日，中国科学院上海有机化学研究所唐勇、高彦山、赵雅男在国际顶级期刊Nature Communications上发表了题为《Cyano-functionalized polyethylenes from ethylene/acrylamide

通过乙烯与基本的低成本含乙烯基极性单体的配位共聚来合成功能化聚乙烯是一种极具吸引力的方法。

2025年3月12日，中国科学院上海有机化学研究所唐勇、高彦山、赵雅男在国际顶级期刊Nature Communications上发表了题为《Cyano-functionalized polyethylenes from ethylene/acrylamide copolymerization》的研究论文，Shuyang Yu为论文第一作者，唐勇、高彦山、赵雅男为论文共同通讯作者。

唐勇，有机化学家，中国科学院院士，现任中国科学院上海有机化学研究所研究员（正局级）、博导，1986年从四川师范大学化学系毕业 ，1990年考取中国科学院上海有机化学研究所研究生，先后获得硕士、博士学位，1996年至1997年在美国科罗拉多州立大学从事博士后研究工作，1997年至1999年在美国乔治敦大学从事博士后研究工作，2015年当选为中国科学院院士，2019年担任中国科学院上海有机化学研究所所长。

唐勇院士的研究方向为后过渡烯烃催化剂的设计、合成及可控性聚合、主族元素化合物的化学及不对称催化。在J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Acc. Chem. Re.等知名期刊发表文章140余篇。

高彦山，研究员，2007年学士毕业于山东大学，2012年博士毕业于中科院上海有机化学研究所，师从谢作伟教授和唐勇研究员，2012年至2013年中科院上海有机化学研究所在唐勇课题组任职助理研究员，2013年至2019年于美国西北大学就读博士后，现于中科院上海有机化学研究所担任研究员。

高彦山主要研究方向为烯烃配位聚合、可循环聚烯烃以及过渡金属催化的高选择性反应。目前在ACS Catal.、 J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed. 、Science Bulletin.等期刊发表多篇论文。

赵雅男，助理研究员，2014年学士毕业于武汉科技大学，2016年硕士毕业于上海海事大学，2020年博士毕业于大连理工大学，师从侯召民，2022年博士后毕业于大连理工大学，现于上海有机所唐勇组担任助理研究员。

要引入到聚烯烃链上的官能团（FG）直接来源于相应的乙烯基极性单体（CH2=CH-FG），这些单体在催化过程中往往会因为FG与活性金属中心的配位以及β-X消除等原因导致催化剂中毒。

对于通过乙烯/丙烯腈共聚合合成氰基官能化聚乙烯（PEs）尤其如此，目前只能依赖于活性较低的钯催化。

在本文中，作者提出了一种利用双核镍催化的乙烯/丙烯酰胺共聚合方法，用于合成氰基功能化聚乙烯（>99%），其活性高达4.1×106 g/(mol cat·h)。

广泛的聚合物表征（核磁共振、凝胶渗透色谱、模型实验等）证实了在催化过程中发生了显著的链转移和酰胺向氰基的转化。

通过全面控制实验、氘标记和计算研究在内的机理研究，验证了异构化介导的链转移聚合（ICTP）机理途径。其中包括丙烯酰胺的串联嵌入、酰胺基团转化为CN基团，以及通过Et2AlCl使活性催化剂再生，这种催化剂体系能够有效避免催化剂中毒问题。

图1：合成氰基功能化聚乙烯的两种方法

图2：NMR化学位移比较

图3：异构化介导的链转移聚合（ICTP）机理

图4：酰胺转化为腈的机理

图5：自由能计算

图6：提出的反应机制

综上，作者研究了通过双核镍催化乙烯与丙烯酰胺的共聚反应，实现了高效合成含氰基功能化聚乙烯（PE）。通过实验和理论计算揭示了异构化介导的链转移聚合（ICTP）机制，成功将丙烯酰胺转化为氰基，并显著提高了聚合活性（4.1×106 g/(mol cat· h)）。

该研究开发了一种高效的双核镍催化体系，能够将廉价的乙烯和丙烯酰胺转化为高附加值的含氰基聚乙烯，同时避免了传统方法中常见的催化剂中毒问题。

含氰基聚乙烯具有优异的机械性能、耐热性和化学稳定性，可广泛应用于高性能材料、电子封装、航空航天等领域，具有重要的工业应用价值。

Yu, SY., Wang, XY., Sun, XL. et al. Cyano-functionalized polyethylenes from ethylene/acrylamide copolymerization. Nat. Commun., (2025). https://doi.org/10.1038/s41467-025-57489-z.

来源：华算科技