聚羥基烷酸酯（polyhydroxyalkanoate，PHA），是由微生物天然合成的生物聚酯，其因能在自然環境中被生物降解，所以長期以來吸引了科學家的廣泛研究，並希望以此開發出更永續的材料，進而取代掉不可降解的石化塑料。在化學合成路徑中，科學家主要透過四員環內酯的開環聚合來製備合成型 PHA，其中聚（3-羥基丁酸酯）（P3HB）最具代表性，其材料性能可透過對立體微結構的控制來調整。然而，P3HB有兩個缺陷：第一，主鏈上的酸性α-氫原子容易觸發β-消除反應，導致熱穩定性差；第二，以傳統化學或機械方式回收時，P3HB往往只能得到低價值的混合降解物，而非可再利用的原始單體，幾乎無法進行有效的閉環回收。為了提升回收性，科學家以兩個甲基取代P3HB主鏈上的α-氫原子，合成出 P3H(Me)₂B，該聚酯確實能促進化學解聚，熱穩定性也隨之提升。然而，在解聚過程中，同時也會發生脫羧反應，這會釋放出二氧化碳和甲基-2-丁烯等氣態副產物，導致單體回收率僅達約60%，大量原料在此過程中白白損耗。更棘手的是，現有的高度取代四員環內酯單體的合成路線步驟繁瑣，極難進行大規模工業生產，在商業競爭力上遠不及現有商品塑料。

近日，美國科羅拉多州立大學與洛磯山脈國家實驗室的研究團隊，開發出新型β-亞異丙基PHA（P3H(Me)₂ⁱPP），並解決了上述難題。他們的核心策略是在四員環內酯的β位引入亞異丙基基團，由於β位碳為sp²混成，若脫羧反應發生，釋出的碳陰離子會落在sp²碳上，並強迫生成高能的丙二烯結構，而非一般脫羧時形成的穩定烯烴；這道額外的能量代價使脫羧的所需能量高達35.4 kcal/mol，遠高於一般脫羧的23.7 kcal/mol，這幾乎徹底抑制了脫羧反應。研究團隊以氫氧化鈉催化解聚，可達93%的單體分離產率，且回收單體能再聚合為高分子量聚合物，進而實現了閉環化學回收。材料性能方面，P3H(Me)₂ⁱPP 的起始熱降解溫度（354°C）比P3HB高逾100°C。在合成方面，單體由生質來源的異丁酸出發，依序經熱裂解、二聚化，再以三氯化鋁催化重排而得，全程皆以現有工業設備實現。