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  合成高分子材料是現代文明社會不可或缺的材料。高分子合成方法則是高分子材料產業的基礎，構成了人類文明的重要組成部分。自從20世紀20年代Staudinger提出高分子概念以來，高分子化學家發展了幾種經典且廣泛使用的聚合方法(圖1)。例如，1935年美國杜邦公司Carothers提出了縮合聚合的方法，并合成了尼龍-66材料；1953年Ziegler和Nata開創了烯烴的配位聚合方法，使得材料進入了塑料時代。每一種高分子合成方法的建立，都會引發材料學家的研究熱潮，并推動高分子產業的發展。

圖1. 經典且廣泛使用的高分子合成方法的發展歷程

  陰離子結合原本是超分子化學的概念，是指通過動態/可逆的非共價作用來穩定陰離子。近年來，陶友華研究團隊首先提出“陰離子結合催化聚合”的概念，旨在通過陰離子結合作用的動態化協同，在不同時空尺度上高效且特異性識別單體和聚合鏈末端，從而實現對聚合反應的高效與高選擇性調控。在此基礎上，近期，該團隊針對傳統金屬路易斯酸催化調控的活性陽離子聚合面臨聚合條件苛刻、水氧耐受性差和殘留金屬污染等難題，提出陰離子結合催化實現活性陽離子聚合(圖2)。該團隊設計合成了一系列新型硒代環磷酰胺的氫鍵給體，在溫和的條件下，它可以通過陰離子結合作用動態可逆地活化休眠共價鍵產生陽離子活性種，并精確地控制休眠共價前體與陽離子活性種之間的瞬態平衡轉化，從而構建了溫和條件下乙烯基醚、乙烯基咔唑等單體的活性/可控陽離子聚合，實現了聚合物分子量及端基結構的精確控制，并解決了傳統活性陽離子聚合體系環境欠友好的相關難題（如聚合溫度極低、反應需嚴格無水、單體及催化引發體系需嚴格純化、聚合物金屬殘余等）。

圖2.陰離子結合催化的活性陽離子聚合新方法，催化量的氫鍵給體可以在溫和的條件下通過非共價的陰離子結合作用動態可逆地活化休眠共價鍵，進而精確地控制休眠共價前體與陽離子活性種之間的平衡轉化，實現活性陽離子聚合。

  上述研究將“陰離子結合催化聚合”方法的進一步推進到烯類單體,從而實現了“陰離子結合催化聚合”的概念從陰離子聚合體系到陽離子聚合體系的飛躍。今后，將著力把陰離子結合催化聚合，發展為類似于Grubbs的活性開環易位聚合以及“老馬”的活性自由基聚合那樣的被廣泛應用的新聚合方法（圖1），在當前的可持續塑料合成研究的熱潮中發揮重要作用，并實現丁基橡膠、高性能火箭推進劑等大宗及精細高分子材料的綠色合成。

  論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s44160-022-00142-0

  Nature Synthesis研究簡報(Research Briefing)的評述：https://www.nature.com/articles/s44160-022-00143-z#article-info