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华南理工大学赵俊鹏教授《Prog. Polym. Sci.》综述：有机催化一步合成杂化嵌段聚合物

高分子科技 · 公众号 · 化学 · 2025-04-05 07:51

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杂化嵌段共聚物由两种及以上化学结构和理化性质迥异的高分子链段构成，往往具有显著的自组装和微相分离等性能，获得广泛的研究与应用。从异源单体（即具有不同聚合基团的单体）混合物出发，通过一步操作使之发生序列选择性的连续或同步聚合反应，是合成杂化嵌段共聚物的理想方法。然而，该方法长期以来面临着异源单体聚合反应难相容、苛刻的嵌段共聚动力学难满足等挑战。近年来，有机 / 无金属催化聚合发展迅速，为实现异源单体的序列选择性共聚和杂化嵌段共聚物的 “ 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，华南理工大学赵俊鹏教授课题组在《 Progress in Polymer Science 》上发表了题为 “One-Step Hybrid Block Copolymerization by Organocatalysis” 的综述论文（图 1 ），论文第一作者为李恒博士（现为湘潭大学青年教师），通讯作者为赵俊鹏教授。这篇综述全面系统地总结了近二十年来利用有机催化一步合成杂化嵌段聚合物的重要进展和最新成果，并对未来发展方向进行了探讨和展望。

图 1. 有机催化一步合成杂化嵌段聚合物

杂化嵌段共聚物通常由两种及以上结构和性能差异明显的高分子链段组成，因其出色的自组装特性和显著的微相分离性能，在材料科学、生物医学、纳米技术等众多领域展现出良好的应用前景。然而，以往在合成过程中常用的多步聚合法面临效率低下、操作复杂等问题。因此，如何实现混合单体的一步法序列选择性连续或同步聚合，一直是高分子合成化学的研究热点和难题。近年来，有机催化剂以其独有的催化活性、化学选择性和环境友好性等特性而备受关注。尤其是有机催化环氧单体的开环聚合（ ROP ）以及环氧单体与其他单体的开环交替共聚（ ROAP ），为实现杂化嵌段共聚物的一步合成提供了新的契机。在此背景下，该综述论文详细介绍了 “ 动力学控制法 ” 和 “ 双功能引发剂法 ” 两类合成杂化嵌段共聚物的基本策略，根据聚合反应组合细分为 ROAP+ROAP 、 ROAP+ROP 、 ROP+ROP 、 ROP/ROAP+RAFT 以及 ROP/ROAP+ATRP/ROMP 等，对相关报道行了系统梳理和机理解析，展示了有机催化在实现 “ 一步法 ” 序列选择性嵌段共聚方面发挥的重要作用。

此外，作者还指出了目前存在的难点和局限，包括：（ 1 ） “ 动力学控制法 ” 多基于环氧的 ROAP 体系设计和实现，生成的嵌段共聚物往往主链结构相近，难具有显著的自组装、微观相分离等性能；（ 2 ）为满足严格的动力学需求，常需使用结构特殊的非常规单体，规模化应用前景不明；（ 3 ）能一步合成经典 A _n B _m 型嵌段共聚物的二元共聚体系非常罕见；（ 4 ） “ 双功能引发剂法 ” 依赖复杂小分子引发剂的合成与使用，目前展现的适用范围有限；（ 5 ）缺乏实现高序列选择性或可控性的通用催化策略。因此，未来进一步推进催化体系优化与机制创新、拓展适用单体范围并丰富聚合物结构与功能，是推动杂化嵌段共聚物 “ 一步法 ” 合成走向实用化和产业化的关键。

原文链接：

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

作者简介

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第一作者简介

李恒，理学博士，现任（ 2022 年至今）湘潭大学化学学院教师。硕士毕业于湘潭大学，师从高勇教授；博士毕业于华南理工大学，师从赵俊鹏教授；随后留校开展博士后研究，合作导师为张广照教授和赵俊鹏教授。主要从事自由基聚合、阴离子聚合、有机催化聚合及发光液晶聚合物方面的研究。

通讯作者简介

赵俊鹏，中国科学技术大学学士、博士，导师为张广照教授和 Stergios Pispas 教授（希腊国家研究基金会），德国马普胶体与界面研究所（导师为 Markus Antonietti 教授和 Helmut Schlaad 教授）和沙特阿卜杜拉国王科技大学（导师为 Nikos Hadjichristidis 教授）博士后， 2015 年至今任华南理工大学材料科学与工程学院教授。主要研究方向为高分子合成方法学，包括阴离子聚合、有机催化聚合、生物质及可降解高分子合成、高分子功能化、高分子结构性能相关性等内容。