可控自由基聚合,通过可逆终止或链转移来实现对自由基聚合的调控,具有分子量可预设、分子量分布可调、拓扑结构与构型的设计性强等特点,广泛应用于功能聚合物的合成。尽管可控自由基聚合取得了令人瞩目的成就,但目前该领域仍然存在亟待解决的重要科学问题,包括聚合活性和效率的提高、超高分子量的获取以及聚合物构型与组装体形貌的可控制备等。针对以上问题,安泽胜研究组长期从事可控自由基聚合研究,取得了如下成果:1)开拓了酶催化RAFT聚合研究方向,提出了光酶催化精确合成聚合物的新概念(Macromolecules2015,48, 7792;Angew. Chem. Int. Ed.2017,56, 13852;ACS Macro Lett.2018,7, 1)。2)建立了聚合诱导自组装调控聚合物胶体微粒形貌的方法,揭示了胶体微粒的形貌转化机理,实现了在高固体含量下对聚合物分子量、构型与组装体形貌的有效控制(ACS Macro. Lett.2016,5, 316;ACS Macro. Lett.2017,6, 337;ACS Macro. Lett.2018,7, 287;Nat. Commun.2019,10, 1397;CCS Chem.2020,2, 2211)。3)建立了RAFT水相分散聚合方法,阐明了水相分散聚合体系需具备平衡的亲疏水结构的规律,为分散聚合体系的设计与拓展提供了理论依据(ACS Macro. Lett.2015,4, 495;Macromolecules2016,49, 3038;Macromolecules 2017,50, 7222;ACS Macro. Lett.2017,6, 224;ACS Macro. Lett.2018,7, 1461)

近两年来,受天然光酶的启发,安泽胜研究组首次发展了可见光驱动的酶催化聚合方法,实现了可见光调控与酶催化两种环境友好体系的有机结合,为进一步推动酶催化的多样性并将其用于可控自由基聚合开辟了新途径(Angew. Chem. Int. Ed.2019,58, 9479)。非共轭单体在聚合过程中形成的增长链自由基不稳定,导致其可控聚合较为困难,基于非共轭单体的超高分子量聚合物的合成仍是一个难题。安泽胜研究组采用光酶催化并通过低温抑制链转移,可控合成了基于非共轭单体的线形与星形超高分子量的聚合物,这些聚合物的分子量比文献数值至少高1个数量级(Angew. Chem. Int. Ed.2020,59, 22258),该工作被期刊作为Press Release进行了介绍。研究组在该领域的工作受到广泛关注,受邀为纪念高分子科学百年历史的撰写了观点文章(ACS Macro. Lett.2020,9, 350),受邀为Polymer Chemistry Pioneering Investigators 2021撰写综述文章(Polym. Chem.10.1039/D1PY00130B)。

图:光酶催化合成不同拓扑形状超高分子量聚合物示意图。