Photoiniferter聚合凭借其独特的无需外加催化剂或引发剂的机制,在精确聚合物合成领域备受关注。然而,这种聚合方式通常面临着速度与控制的平衡、氧敏感性以及对高能光源的依赖等挑战。针对上述问题,安泽胜教授团队提出了一种三重态增强的photoiniferter聚合(TEPP)新方法,在室温环境条件下,通过可见光照实现了超快速、精确可控、耐氧且生物相容的聚合反应。作为新一代可控自由基聚合方法,TEPP在生物材料、3D打印,和光学薄膜等领域具有广阔的应用前景,目前研究团队在积极拓展该方法的应用版图。

本研究借助理论计算辅助的分子设计,开发了一种新型吡唑类iniferter——MOP。该分子具备以下关键光物理与光化学特性:较高的三重态能量(ET=43.5 kcal mol–1)、较高的三重态量子产率(ΦT= 82.9%)以及较低的C-S键光解能垒(8.5 kcal mol–1)。这些特性协同作用,通过快速光解实现了超快的聚合动力学,同时借助增强的可逆失活和更迅速的可逆链转移,确保了聚合过程的优异控制效果。

TEPP的优势:

超快的聚合动力学:MOP介导的聚合反应可在数分钟内达到接近定量的单体转化率,并始终保持较低的分子量分布(Đ< 1.1)。

氧气耐受性:本体系在蓝光照射下,可以同时发生超快光解和有效氧敏化,从而在敞口环境中稳定进行聚合,提升了该方法的实用性。

超宽分子量范围:本体系可实现从低分子量到超高分子量范围的明确结构聚合物的合成。

高端基保真度:通过链延伸实验与MALDI-ToF表征,证实聚合物链末端基团保留完整,具备高端基保真度。

优异的生物相容性:在酵母菌和大肠杆菌存在下进行原位聚合,细胞存活率均高于95%,展现出该方法在生物医学领域应用的潜力。

相关研究成果以“Triplet-Enhanced Photoiniferter Polymerization: Ultrafast, Oxygen-Tolerant, and Biocompatible Synthesis of Well-Defined Polymers Under Visible Light”为题,发表于Angewandte Chemie International Edition上。研究组鼎新博士后汤秀慧为第一作者,安泽胜教授为通讯作者。相关内容已申请中国发明专利(202511150768.1)。

论文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202522611