研究背景：

聚对苯二甲酸乙二醇酯 (PET) 是一种强度高、透明性和安全性好的半结晶热塑性聚酯，广泛应用于纺织、电子、食品包装等多个领域，是世界上使用最广泛的塑料之一。然而由于使用后的PET回收利用率低，大量的废弃物堆积在陆地和海洋中，对环境造成了巨大的压力。目前，PET主要通过物理方法进行回收，但从循环经济的角度来说，化学回收更是一种受关注的方法，它主要包括水解、醇解、氨解等，其中醇解主要依靠酯交换反应进行。原则上来说，酯交换反应是可逆的，因此使平衡向产物方向移动的策略是实现高效率的关键。

研究内容：

在PET的甲醇解反应中，由于产物乙二醇沸点较高，因此常规的蒸馏方法难以将其从反应体系中分离。为了解决这个问题，来自日本国家先进工业科学技术研究所的Tanaka团队设想使用二甲基碳酸酯（DMC）作为乙二醇（EG）的诱捕剂，从而促进PET的甲醇解反应，并在该体系下探究了不同碱金属催化剂以及溶剂对反应的影响。

主要研究结果：

（1）DMC捕获EG促进PET甲醇解反应过程：PET甲醇解反应中产生EG，DMC与产生的EG反应生成甲醇（MeOH）和碳酸乙烯酯（EC），EC具有稳定的五元环结构，可以抑制逆反应的进行，生成的甲醇进一步与PET反应，从而促进整个PET甲醇解反应的进行。

（2）PET甲醇解反应，(a) 无溶剂，(b) THF作溶剂，(c) DMC作溶剂。结果显示，在其他条件相同时，加入DMC作溶剂，DMT的产率明显提高，同时EG产率下降，表明DMC的加入确实起到了捕获EG促进PET甲醇解反应的作用。

（3）不同催化剂对产物产率的影响，反应条件：PET粉末100 mg，催化剂10% mol，MeOH 0.5 ml，DMC 1.5 ml，65℃，2 h。综合来看，LiOMe为最佳的催化剂。

（4）MeOH/DMC配比对产物产率的影响，反应条件：PET粉末100 mg，催化剂5% mol，(a) DMC 1.5 ml，(b) MeOH 0.2 ml，28℃，5 h。综合来看，MeOH 0.2 ml，DMC 1.5 ml为最佳配比。

（5）产物DMT和EC的分离流程。

（6）产物产率随时间变化图，反应条件：PET粉末100 mg，催化剂5% mol，DMC 1.5 ml，MeOH 0.2 ml，28℃。结果表明，反应在3 h后到达平台期，反应达到平衡。

研究结论：

该团队开发了一种在环境温度下，少量催化剂短时间内就能解聚PET的方法。在甲醇解反应过程中，通过加入DMC捕获产生的EG，使酯交换反应的平衡向产物方向移动，从而提高解聚反应的效率。在该体系中，LiOMe是一种高效的催化剂，100 mg PET加入1% mol LiOMe，在28℃下反应5 h，DMT产率能达到85%，温度升高到50℃时，DMT产率能进一步提高到95%。与其他文献中报道的低温反应方法相比，该体系使用更少的溶剂和更短的反应时间，在能量上是更有利的。此外，在该反应中，产物可以通过简单的步骤（过滤和水洗）进行分离。

参考文献：

Tanaka S , Sato J , Nakajima Y . Capturing ethylene glycol with dimethyl carbonate towards depolymerisation of polyethylene terephthalate at ambient temperature[J]. Green Chemistry, 2021, 23.

原文链接：

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/gc/d1gc02298a