聚α-羟基酸和聚α-氨基酸是两类重要的生物基材料，优异的生物相容性和生物降解性使其广泛应用于药物传递、控制释放和组织工程等领域。聚α-羟基酸中最常见的是聚乳酸(PLA)，丙交酯开环聚合(Ring-opening polymerization，ROP)是制备其常用方法。尽管PLA的合成方法为人们提供了制备聚α-羟基酸的途径，但丙交酯仅有的甲基侧链基团导致PLA侧链性能单一，这限制了PLA在纳米功能材料尤其是生物医药领域的应用。　　α-羟基酸-O-羧内酸酐(O-carboxyanhydride, OCA)是一类五元杂环化合物，其开环聚合产物为聚α-羟基酸。OCA可由天然α-氨基酸合成，且在合成过程中保持了天然α-氨基酸的侧链基团，因此，由其制备的聚α-羟基酸拥有天然α-氨基酸丰富多样的侧链结构。此外，OCA在开环聚合过程中会释放出一分子CO2，并以此为反应驱动力，因此OCA开环聚合的反应条件较丙交酯更为温和，且反应速率更高。基于以上特点，OCA开环聚合制备聚α-羟基酸已逐渐为人们所关注。与OCA结构相似的α-氨基酸-N-羧内酸酐(N-carboxyanhydride，NCA)的开环聚合是制备聚α-氨基酸常用的方法。在OCA和NCA开环聚合的研究中，核心问题是催化剂。目前常用的是胺类和金属类催化剂。胺类催化剂通常结构单一，催化性能无法调节，金属类催化剂容易造成金属残留，影响聚合物使用。因此开发出一种催化性能强、催化能力可调节且具有普遍适用性的催化剂已成为该领域的研究热点。　　本文研究了以N-杂环卡宾(N-Heterocyclic carbene, NHC)为催化体系，催化OCA和NCA其开环聚合，制备具有不同侧链结构的聚α-羟基酸、聚α-氨基酸及其嵌段共聚物。　　本文第二章合成了四种类型共计九种结构的NHC，为OCA和NCA开环聚合提供了多种可供选择的催化剂。　　第三章合成了四种侧链结构的OCA，以L-乳酸-O-羧内酸酐(L-lacOCA)为例，考察了NHC催化OCA开环聚合的反应特征，研究了催化剂结构对催化性能的影响，考察和优化了反应体系，并通过设计实验对反应机理进行了推测。结果表明，NHC可以有效地催化OCA开环聚合，反应呈现出活性/可控的特征，得到具有目标分子量的聚α-羟基酸。　　第四章合成了四种侧链结构的NCA，以γ-苄酯-L-谷氨酸-N-羧内酸酐(Bn-L-gluNCA)为例，考察了NHC催化NCA开环聚合的反应特征。结果表明，当聚合物分子量较低时，NHC可以有效地催化NCA开环聚合，反应呈现出活性/可控的特征，得到具有目标分子量的聚α-氨基酸。本章还通过扩链反应将Bn-L-gluNCA和L-lacOCA进行嵌段共聚，得到了具有双亲性的聚谷氨酸和聚乳酸嵌段共聚物。　　第五章将NHC应用于OCA开环聚合制备星形、环状聚α-羟基酸和聚β-羟基酸。以季戊四醇等多羟基化合物为引发剂，NHC催化L-lacOCA开环聚合，合成星形聚乳酸，并加入第二单体L-扁桃酸-O-羧内酸酐合成星形聚乳酸聚扁桃酸嵌段共聚物。另外，在无引发剂存在下，以NHC催化引发L-lacOCA开环聚合，合成环状聚乳酸。最后以丝氨酸为原料，合成β-OCA，以NHC催化其开环聚合，得到具有胺基侧链的聚β-羟基酸。　　本文将N-杂环卡宾这一催化体系应用于OCA和NCA开环聚合，对反应特征和反应机理进行了研究，合成了分子量可控、分子量分布窄且具有不同侧链结构的聚α-羟基酸和聚α-氨基酸，为制备具有目标分子量和精确结构的聚α-羟基酸和聚α-氨基酸提供了新的方法。