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  聚苯乙烯（PS）作為應用最廣泛的合成材料之一，在包裝、保溫和電子產品等領域具有重要應用，在現代塑料工業中占據重要地位。全球每年聚苯乙烯的產量接近1700萬噸，然而其廢棄物全球回收率不足1%，形成巨大環境壓力。化學升級回收技術通過選擇性斷裂C–C鍵將聚苯乙烯轉化為高附加值芳烴化合物，已成為當前塑料可持續增值的前沿方向，在學界與工業界引發高度關注。

  當前大多數報道的方法主要通過光催化、電化學或熱催化等多種催化系統，實現聚苯乙烯Csp3–Csp3鍵的氧化，生成苯甲酸及苯甲酰類衍生物（圖1A）。而Csp3–Csp2的轉化研究相對較少，焦寧教授團隊通過有機疊氮化物作為氮源實現了選擇性Csp3–Csp2斷裂胺化的突破。盡管上述方法拓展了聚苯乙烯升級回收的研究廣度，但直接一步實現Csp3–Csp2氧化生成高附加值酚類產物的策略仍亟待開發探索。

  近期，上海交通大學變革性分子前沿科學中心申濤團隊與陳向洋團隊合作在《德國應用化學》（Angewandte Chemie International Edition）上報道了一種基于光催化Hock重排直接一步氧化Csp3–Csp2鍵生成酚類高附加值產物的策略（圖1D）。該策略通過廉價有機光催化劑，在溫和條件（常溫常壓）下，借助空氣氧化斷裂聚苯乙烯Csp3–Csp2鍵生成乙酰苯酯，同時該策略也可以串聯電催化芳環Csp2–H氧化，實現從聚苯乙烯直接合成1,4-二乙酰氧基苯。

圖1. 通過氧化C-C鍵斷裂的聚苯乙烯升級回收

  在最優反應條件下，多種真實生活中常見的聚苯乙烯塑料制品（如食品包裝、泡沫箱、塑料杯等）均可有效降解。盡管這些塑料制品中含有諸多添加劑（色素、增塑劑、自由基清除劑等）可能抑制C–C鍵斷裂，該體系仍能穩定運行，乙酰苯酯產率最高達17.2%。在此基礎上，他們進一步探索了太陽能驅動塑料降解的可行性。在標準體系下，利用自然太陽光代替藍光LED照射36小時，雖然光照時長遠短于常規藍光LED 照射時長（需 60 小時），但大多數塑料制品仍能以約10%的收率得到目標產物乙酰苯酯。

  隨后，他們提出了一種光-電串聯策略，將光催化Hock重排與電催化芳環Csp2–H氧化耦合，以實現聚苯乙烯直接合成1,4-二乙酰氧基苯。在前述光催化基礎上，將恒壓電解（2.6 V）引入反應體系：藍光LED照射60小時后，外加恒壓電解10小時，即可以13.4%的產率從低分子量聚苯乙烯（分子量1300）中獲得1,4-二乙酰氧基苯。當應用到實際的塑料制品時，仍能以6.4%的收率得到目標產物。為進一步驗證綠色能源的可行性，他們基于市售廉價太陽能電池板構建了一個以太陽能為驅動的光-電催化一體化平臺，該系統無需外部供電。應用該平臺對低分子量聚苯乙烯（分子量1300）進行測試，1,4-二乙酰氧基苯的收率提高至14.1%，再次驗證了可再生能源在聚苯乙烯廢棄物可持續高值利用中的廣闊潛力。

圖2. 光電催化聚苯乙烯廢棄塑料的發散式升級回收

  綜上，上海交通大學變革性分子前沿科學中心申濤團隊與陳向洋團隊合作發展了光電協同助力真實聚苯乙烯塑料制品發散性升級回收為苯酚及對苯二酚的創新性工作。該研究工作首次實現了高化學選擇性光催化聚苯乙烯轉換為酚類化合物；使用廉價有機光催化劑，以空氣為氧化劑，避免了高壓氧氣和高溫需求；構建了基于太陽能驅動的光-電協同聚苯乙烯解聚系統，利用太陽能作為唯一能量來源，充分展現可再生能源在塑料化學回收中的應用前景。機制探索研究發現聚合物順式構型抑制反應活性：順式苯環之間的構型提高了芐基C–H鍵的HAT能壘，導致聚合物轉化率下降。該發現為理解塑料降解中的立體結構反應性差異提供了有價值的啟示。

  原文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202508166