重庆理工大学夏小超/北海道大学佐藤敏文、磯野拓也《Nat. Commun.》：11嵌段共聚物的简单一步合成

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自切换聚合是一种简单而有效合成序列可控共聚物的方法。只需把原料简单混合在一起，经一系列反应后即可得到结构明确的嵌段共聚物，从而有效避免了繁琐的中间过程如纯化和气体保护/脱保护等。目前，自切换聚合仅适用于三组份混合体系，合成得到的共聚物主要为两嵌段或三嵌段。

图1.特定嵌段数量、序列可控多嵌段共聚物的一步合成。

近期，重庆理工大学夏小超博士/北海道大学佐藤敏文教授、磯野拓也副教授课题组系统地研究了共聚单体的竞聚率，得到了不同环状酸酐、环酯和环氧化物之间反应活性梯度，并提出将环状酸酐/环氧化物的竞争共聚反应与环状酸酐/环氧化物/环酯的自切换聚合完美结合，发展了一系列多组份自切换聚合反应，按照复杂程度的不同可分为三元、四元、五元、甚至六元体系。通过组份的合理设计，实现了具有特定嵌段数量和序列可控多嵌段共聚物的一步简单合成，嵌段数量可以在2到11之间灵活控制（图1）。

与线性多嵌段共聚物相比，核-壳多嵌段共聚物具有大量功能末端基、低粘度和高溶解性等优势，受到国内外研究者的广泛关注。该研究通过引入高活性功能环状酸酐，从多组份体系出发，一步连续地合成了一系列具有特定嵌段数量的核-壳多嵌段共聚物（图2）。这项研究突破了核-壳多嵌段共聚物依赖多步合成法的局限，为复杂结构共聚物合成提供了简单而有效的方法。该工作以“One-step synthesis of sequence-controlled multiblock polymers with up to 11 segments from monomer mixture” 为题发表在《自然·通讯》上（Nat Commun 2022, 13, 163）

图2. 特定嵌段数量的核-壳多嵌段共聚物的一步合成

该自切换聚合体系采用碱金属羧酸盐作为新型自切换催化剂。这类小分子具有结构简单、价格低廉、容易制备、稳定且低毒等优点，其中最具代表性的醋酸钠是一种被广泛应用的商业食品添加剂，碱金属羧酸盐催化性能和自切换聚合机理的相关工作已发表在《ACS catalysis》上（ACS Catalysis, 2021, 11(10): 5999-6009）。因此，该体系的开发为复杂序列可控共聚物的合成提供了有效手段，有望实现嵌段共聚物高性能化、低成本化的工业合成。重庆理工讲师/北海道大学博士后夏小超是文章的第一作者，夏小超、北海道大学佐藤敏文教授、磯野拓也副教授为共同通讯作者。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-021-27830-3#citeas

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