当今社会面临的三大挑战主要包括饮用水、清洁能源和安全食品的持续供应。这些领域中的科学家,特别是化学家、化学工程师和材料科学家,能够并且应该致力于研究解决与可持续发展相关的许多技术问题。聚合物科学家和工程师拥有鉴定和设计新材料以满足这些需求所需的专门知识。为了使这些新材料与目前主导工业的以化石燃料为主的不可降解聚合物的竞争,它们必须在性能和成本方面都具有竞争力。其中嵌段聚合物结构在生产有用的可再生和可降解材料方面扮演重要角色,这些用于高容量应用的包装材料将有助于解决真正的塑料污染问题。虽然用于这些应用的一些聚合物是可再生的和可降解的,但在某些情况下,设计出性能优良的材料则是更为重要的。这通过使用从石化原料中分离出的最有效生产单体烃聚合物来实现,并且在促进可持续性方面起到了关键作用。本文在充分调研科学文献的基础上,设计合成并表征了一系列有机催化剂和金属配合物,并将它们应用于环酯单体的开环聚合反应中,初步探讨了化合物的结构与催化活性之间的关系,并深入分析其催化机理。本论文的主要内容概括如下:第一章介绍了塑料产业的发展历史及生物可降解聚酯材料的研究进展,并且在化学可回收方向的应用;分类介绍了近年来各类含氮、氧、硫和磷等元素的有机催化剂和含碱金属、镁、铝、锌、钙和钛等元素的金属配合物作为催化剂的科学探索。第二章以直链胍基化合物作为催化剂,在引发剂作用下,分别对单体ε-己内酯和丙交酯(rac-LA和L-LA)进行可控开环聚合反应的研究。结果表明,这些化合物都能够有效地催化上述单体进行聚合反应,化合物的结构对催化活性有一定的影响,且引发的聚合反应均属动力学一级反应,符合配位-插入机理;通过对所选用化合物自身结构的分析以及聚合实验结论的佐证,提出了直链胍基化合物实际催化单体发生聚合反应的反应机理,并对其反应过程中的过渡态结构进行了预测。第三章设计合成了一系列β-喹啉基烯胺酮式配体及其相应的镁配合物,并利用核磁共振、X-射线单晶衍射分析以及元素分析等方法对其进行了全面的表征。后续聚合实验初步发现这些金属镁化合物对单体ε-己内酯以及外消旋丙交酯(rac-LA)的催化活性均不高,使催化聚合反应达到完全所需的实验条件尚在摸索中。