氨基酸是一种天然可再生资源,中国目前年产赖氨酸超过300万吨,谷氨酸超过400万吨。尤其,赖氨酸等氨基酸的价格与乙烯、丙烯相当,颠覆了氨基酸价格昂贵的传统观念。以具有丰富官能基团的氨基酸为原料,通过发展新的合成方法制备高分子,不仅可以大幅降低合成高分子工业对石油的依赖程度,还能获得具有丰富功能侧基的聚氨基酸、聚酯及聚硫酯等低碳、可持续高分子材料,已经成为了当今世界上高分子合成化学的前沿和热点领域。另一方面,高分子科学造就了以聚烯烃为塑料代表的无所不在的高分子材料,却也发现其存在两大问题,一是聚烯烃的原料依赖于不可再生的化石资源,其次是聚烯烃分子链的化学惰性使其不能在自然环境下降解而产生严重环境污染。发展闭环回收高分子被认为是解决塑料污染问题和发展循环经济的最佳选择之一,该方法通过设计特定的单体合成高分子材料,再将其直接转化为原单体,从而实现资源循环和同级使用。本文基于氨基酸固有的易于衍生化的特点,发展了一系列可闭环回收的氨基酸基聚硫酯,取得的主要成果如下:1.以具有丰富功能侧基的氨基酸为原料合成了一系列具有超高聚合活性的S-羧基环内酸酐（SCA）单体,解决了合成脂肪族聚硫酯面临的两个难题:聚硫酯侧基难以功能化以及存在不可避免的硫酯交换副反应。发现以PPNOBz/BzOH为催化体系,有效抑制了硫酯交换副反应,实现SCA单体的超快可控聚合;并且,聚合过程中未发生单体的消旋,得到高等规的聚硫酯。此外,超快的SCA单体聚合对水氧具有很好的耐受性。进一步,通过DFT计算研究了 SCA单体聚合具有超高选择性的原因,发现SCA单体超高的聚合活性是抑制硫酯交换副反应以及其它各种副反应的关键。2.在上一个工作的基础上,提出氨基酸来源的交硫酯单体可以作为一类“理想单体”用于闭环回收高分子。交硫酯单体在热力学上更有利于成环,在动力学上更有利于开环聚合,从而成功的将两种看似矛盾的性质结合到一种单体上,使交硫酯单体更容易合成、更容易聚合、其聚合物也更容易实现闭环回收。特别是来源于缬氨酸的异丙基交硫酯的开环聚合,所得聚合产物是立体无规但是半结晶的聚合物。此外,聚丙交硫酯能以高的选择性回收到外消旋丙交硫酯（rac:meso=98:2）,DFT计算表明丙交硫酯外消旋体相比较内消旋体热力学更稳定是产生这一结果的原因。3.设计合成了一类氨基酸来源的单硫代交酯单体。通过单体结构的合理设计和催化剂的优化,有效抑制了聚合过程中的硫酯交换副反应,实现了单硫代交酯的可控聚合（Mn＞120 kDa）,且所得到的聚合物可高选择性的回收到最初的单硫代交酯单体。DFT计算表明酯键的断裂在热力学和动力学上均不利,这是聚合和解聚过程中选择性断裂硫酯键的原因。单晶X射线衍射和计算研究进一步表明硫酯键和酯键交替的结构增强了聚合物分子内的n-π*相互作用,而单体刚性的环结构限制了分子内的n-π*相互作用,从而实现了在不牺牲单体活性的情况下抑制聚合过程中的硫酯交换副反应,构建了一种聚硫酯可控合成体系。