一、今日【科學背景】
全球每年產生大量廢棄輪胎，變廢僅美國2021年就有2.74億條輪胎被廢棄，為寶其中17%被填埋處理，橡膠新技不僅占用大量空間，回收還存在化學浸出、術材自燃等問題。料牛傳統熱解法雖能回收部分材料，今日但會釋放苯、變廢二噁英等有害副產物。為寶現有化學回收方法（如脫硫或主鏈裂解）存在效率低、橡膠新技產物價值低或依賴昂貴催化劑等問題。回收因此，術材亟需開發高效、料牛環保的今日橡膠化學回收技術。
二、【創新成果】
近期，美國北卡羅來納大學教堂山分校Aleksandr V. Zhukhovitskiy教授團隊在Nature上發表了題為“Deconstruction of rubber via C–H amination and aza-Cope rearrangement”的論文，報道了一種應用聚合物的 C-H 氨化和骨架重排將輪胎中二烯聚合物解構為環氧樹脂的前體的策略。具體地，研究人員使用一種硫二亞胺試劑試劑，可使二烯聚合物和橡膠的烯丙基胺化率高達 35%。然后應用陽離子 2-aza-Cope 重排（ACR）來解構胺化二烯聚合物。實驗結果表明，在一個模型體系中分子量從 58,100 g/mol 降低到大約 400 g/mol，廢棄輪胎橡膠可以在6小時內轉化為可溶性的胺功能化聚合物，這些聚合物可以用于制備與商業雙酚A衍生環氧樹脂具有相似剛性的環氧熱固性材料。總之，這項研究成果證明了 C-H 氨化和骨架重排技術在實現廢棄化學品回收利用方面的強大功能。
三、【圖文解析】
圖1? 橡膠解構策略示意圖? 2025 Springer Nature
圖2? 模型底物1、5和9上的烯丙基胺化? 2025 Springer Nature
圖3? ACR解構研究結果? 2025 Springer Nature?
圖4? 交聯材料的解構與產品的應用? 2025 Springer Nature
四、【科學啟迪】
綜上，本研究成功開發了一種新的化學回收方法，通過C-H氨基化和ACR反應，可以將廢棄的二烯烴聚合物解構為有價值的胺功能化聚合物。這種方法不僅適用于線性聚合物，還可以處理交聯的橡膠材料。與傳統的熱解方法相比，該方法在溫和的條件下進行，不產生有害副產品，且不依賴于昂貴的金屬催化劑。此外，解構后的聚合物可以作為環氧樹脂的固化劑，具有潛在的高附加值應用。盡管該方法在實驗室中取得了成功，但在實際應用中仍需解決一些挑戰，如胺化效率（~35%）和解構分子量分布需進一步提升；溶劑使用量較大，未來可通過連續流反應或綠色溶劑優化降低環境因子；實際廢棄橡膠中添加劑對反應的影響需進一步研究等。總之，該研究通過創新性的化學方法將廢棄橡膠轉化為功能性材料，不僅解決了環境問題，還為循環經濟提供了技術支撐。未來需在規模化生產、成本控制及全生命周期分析（LCA）方面深化研究，以推動工業化應用。
原文詳情：Deconstruction of rubber via C–H amination and aza-Cope rearrangement (Nature2025, DOI: 10.1038/s41586-025-08716-6)
本文由賽恩斯供稿。
