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  雜化嵌段共聚物由兩種及以上化學(xué)結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)迥異的高分子鏈段構(gòu)成，往往具有顯著的自組裝和微相分離等性能，獲得廣泛的研究與應(yīng)用。從異源單體（即具有不同聚合基團的單體）混合物出發(fā)，通過一步操作使之發(fā)生序列選擇性的連續(xù)或同步聚合反應(yīng)，是合成雜化嵌段共聚物的理想方法。然而，該方法長期以來面臨著異源單體聚合反應(yīng)難相容、苛刻的嵌段共聚動力學(xué)難滿足等挑戰(zhàn)。近年來，有機/無金屬催化聚合發(fā)展迅速，為實現(xiàn)異源單體的序列選擇性共聚和雜化嵌段共聚物的“一步法”合成提供了一系列行之有效的新思路和新手段。

  近日，華南理工大學(xué)趙俊鵬教授課題組在《Progress in Polymer Science》上發(fā)表了題為“One-Step Hybrid Block Copolymerization by Organocatalysis”的綜述論文（圖1），論文第一作者為李恒博士（現(xiàn)為湘潭大學(xué)青年教師），通訊作者為趙俊鵬教授。這篇綜述全面系統(tǒng)地總結(jié)了近二十年來利用有機催化一步合成雜化嵌段聚合物的重要進展和最新成果，并對未來發(fā)展方向進行了探討和展望。

圖1. 有機催化一步合成雜化嵌段聚合物

  雜化嵌段共聚物通常由兩種及以上結(jié)構(gòu)和性能差異明顯的高分子鏈段組成，因其出色的自組裝特性和顯著的微相分離性能，在材料科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)、納米技術(shù)等眾多領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。然而，以往在合成過程中常用的多步聚合法面臨效率低下、操作復(fù)雜等問題。因此，如何實現(xiàn)混合單體的一步法序列選擇性連續(xù)或同步聚合，一直是高分子合成化學(xué)的研究熱點和難題。近年來，有機催化劑以其獨有的催化活性、化學(xué)選擇性和環(huán)境友好性等特性而備受關(guān)注。尤其是有機催化環(huán)氧單體的開環(huán)聚合（ROP）以及環(huán)氧單體與其他單體的開環(huán)交替共聚（ROAP），為實現(xiàn)雜化嵌段共聚物的一步合成提供了新的契機。在此背景下，該綜述論文詳細介紹了“動力學(xué)控制法”和“雙功能引發(fā)劑法”兩類合成雜化嵌段共聚物的基本策略，根據(jù)聚合反應(yīng)組合細分為ROAP+ROAP、ROAP+ROP、ROP+ROP、ROP/ROAP+RAFT以及ROP/ROAP+ATRP/ROMP等，對相關(guān)報道行了系統(tǒng)梳理和機理解析，展示了有機催化在實現(xiàn)“一步法”序列選擇性嵌段共聚方面發(fā)揮的重要作用。

  此外，作者還指出了目前存在的難點和局限，包括：（1）“動力學(xué)控制法”多基于環(huán)氧的ROAP體系設(shè)計和實現(xiàn)，生成的嵌段共聚物往往主鏈結(jié)構(gòu)相近，難具有顯著的自組裝、微觀相分離等性能；（2）為滿足嚴格的動力學(xué)需求，常需使用結(jié)構(gòu)特殊的非常規(guī)單體，規(guī)�；�應(yīng)用前景不明；（3）能一步合成經(jīng)典A_nB_m型嵌段共聚物的二元共聚體系非常罕見；（4）“雙功能引發(fā)劑法”依賴復(fù)雜小分子引發(fā)劑的合成與使用，目前展現(xiàn)的適用范圍有限；（5）缺乏實現(xiàn)高序列選擇性或可控性的通用催化策略。因此，未來進一步推進催化體系優(yōu)化與機制創(chuàng)新、拓展適用單體范圍并豐富聚合物結(jié)構(gòu)與功能，是推動雜化嵌段共聚物“一步法”合成走向?qū)嵱没彤a(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵。

  原文鏈接：

  Heng Li, Weihong Zeng, Zhizhuang Li, Junpeng Zhao*, Guangzhao Zhang. One-Step Hybrid Block Copolymerization by Organocatalysis. Prog Polym Sci, 2025. 

  https://doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2025.101955

第一作者簡介

李恒，理學(xué)博士，現(xiàn)任（2022年至今）湘潭大學(xué)化學(xué)學(xué)院教師。碩士畢業(yè)于湘潭大學(xué)，師從高勇教授；博士畢業(yè)于華南理工大學(xué)，師從趙俊鵬教授；隨后留校開展博士后研究，合作導(dǎo)師為張廣照教授和趙俊鵬教授。主要從事自由基聚合、陰離子聚合、有機催化聚合及發(fā)光液晶聚合物方面的研究。

通訊作者簡介

趙俊鵬，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)士、博士，導(dǎo)師為張廣照教授和Stergios Pispas教授（希臘國家研究基金會），德國馬普膠體與界面研究所（導(dǎo)師為Markus Antonietti教授和Helmut Schlaad教授）和沙特阿卜杜拉國王科技大學(xué)（導(dǎo)師為Nikos Hadjichristidis教授）博士后，2015年至今任華南理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授。主要研究方向為高分子合成方法學(xué)，包括陰離子聚合、有機催化聚合、生物質(zhì)及可降解高分子合成、高分子功能化、高分子結(jié)構(gòu)性能相關(guān)性等內(nèi)容。