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  嵌段共聚物（BCPs）作為一類由化學(xué)性質(zhì)迥異的聚合物鏈段通過共價鍵精準連接而成的高分子材料，在納米技術(shù)、彈性體和光刻等領(lǐng)域展現(xiàn)出關(guān)鍵應(yīng)用價值。理論上，通過單體組合的多樣性可以實現(xiàn)BCPs結(jié)構(gòu)的無限可能；然而在實際層面，突破合成方法的限制，實現(xiàn)復(fù)雜嵌段結(jié)構(gòu)的高效構(gòu)筑，始終是高分子科學(xué)領(lǐng)域的重大挑戰(zhàn)。該領(lǐng)域的重要研究方向之一是聚焦于兩大聚合技術(shù)的有機融合：（1）乙烯基單體的可控自由基聚合（如RAFT聚合），優(yōu)異的官能團兼容性為分子設(shè)計提供了廣闊空間；（2）雜環(huán)單體的開環(huán)（共）聚合（RO(CO)P），可高效構(gòu)建含雜原子的功能化鏈段。雖然傳統(tǒng)方法通過金屬有機催化體系已實現(xiàn)聚酯-b-聚丙烯酸酯等特定嵌段共聚物的合成，但其局限性顯而易見——這類金屬有機催化劑通常僅適用于特定雜環(huán)單體的開環(huán)聚合反應(yīng)，單體適用范圍有限，同時催化劑對自由基高度敏感。因此，發(fā)展單體普適性強、操作簡便的新型合成策略，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)精準可控的多樣化嵌段共聚物高效制備，已成為推動高分子材料創(chuàng)新的關(guān)鍵突破口。

圖1有機硼介導(dǎo)的有氧串聯(lián)聚合用于構(gòu)建嵌段共聚物一鍋法合成的通用平臺

  近日，華中科技大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院王勇研究員團隊報道了一種有機硼介導(dǎo)的有氧串聯(lián)聚合體系，該體系可無縫銜接可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移（RAFT）聚合與八種開環(huán)（共）聚合（RO(CO)P）技術(shù)（圖1）。這一多功能平臺能夠?qū)崿F(xiàn)一鍋法合成多種嵌段共聚物，包括聚醚類、聚酯類、多肽類、二氧化碳基聚碳酸酯類、聚氮丙啶類、聚酯硫酯類及聚酯酰胺類-聚丙烯酸酯嵌段共聚物。機理研究表明，強親核性的RO(CO)P活性物種（RX^-，X = O、N）可與酸酐/硫代酸酐反應(yīng)生成親核性較弱的中間體（RCOY^-，Y = O、S），從而觸發(fā)氧氣對有機硼的可控自氧化過程。該過程原位生成烷基自由基，從而實現(xiàn)從RO(CO)P到RAFT聚合的切換。

  以環(huán)氧丙烷（PO）開環(huán)均聚反應(yīng)到丙烯酸甲酯（MA）RAFT聚合反應(yīng)的串聯(lián)為例，強親核性烷氧基活性物種與三乙基硼（Et₃B）緊密結(jié)合，從而抑制其與氧氣反應(yīng)生成自由基。加入酸酐后，烷氧基物種可高效、定量轉(zhuǎn)化為親核性較弱的羧酸根物種，通入氧氣可有效啟動RAFT聚合反應(yīng)，生成聚丙烯酸酯- b-聚醚兩嵌段共聚物PMA-b-PPO。

圖2環(huán)氧丙烷開環(huán)均聚反應(yīng)到丙烯酸甲酯RAFT聚合反應(yīng)的有氧串聯(lián)

  本工作不僅為制備傳統(tǒng)方法難以獲得的嵌段共聚物開辟了通用且可規(guī)模化的合成路徑，更通過建立統(tǒng)一多機制聚合反應(yīng)的普適性框架，為高分子科學(xué)與功能材料設(shè)計領(lǐng)域開拓了廣闊前景。

  2026年2月27日，該工作以“A Universal Platform for One-Pot Synthesis of Block Copolymers via Organoborane-Mediated Aerobic Tandem Polymerization”為題發(fā)表在《J Am Chem Soc》上。華中科技大學(xué)博士后朱帥帥為第一作者，王勇研究員為通訊作者，博士研究生郭子賢、孟俊晨、袁英杰、陽慧，本科生鄧淼垚和薛志剛教授為共同作者。該研究工作得到了國家自然科學(xué)基金(基金號22322503)和國家重點研發(fā)計劃青年科學(xué)家項目(基金號2023YFC3903100)的資助。

  文章鏈接地址：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.5c20519