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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(tuán)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(jī)/無金屬催化聚合發(fā)展迅速，為實(shí)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(jī)催化一步合成雜化嵌段聚合物的重要進(jìn)展和最新成果，并對未來發(fā)展方向進(jìn)行了探討和展望。

圖1. 有機(jī)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(shí)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(diǎn)和難題。近年來，有機(jī)催化劑以其獨(dú)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(jī)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(shí)現(xiàn)雜化嵌段共聚物的一步合成提供了新的契機(jī)。在此背景下，該綜述論文詳細(xì)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(xì)分為ROAP+ROAP、ROAP+ROP、ROP+ROP、ROP/ROAP+RAFT以及ROP/ROAP+ATRP/ROMP等，對相關(guān)報(bào)道行了系統(tǒng)梳理和機(jī)理解析，展示了有機(jī)催化在實(shí)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(diǎn)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(jì)和實(shí)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(yán)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)模化應(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(shí)現(xiàn)高序列選擇性或可控性的通用催化策略。因此，未來進(jìn)一步推進(jìn)催化體系優(yōu)化與機(jī)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(jī)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?yàn)楦叻肿雍铣煞椒▽W(xué)，包括陰離子聚合、有機(jī)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。