可逆失活自由基聚合（RDRP）能夠精準控製聚合物的結構以及分子量，並能合成諸多具有復雜拓撲結構和功能的聚合物，其在材料科學、生物醫藥、新能源、電子信息等領域應用前景廣闊🏐。然而，RDRP對氧氣高度敏感ℹ️，氧氣能夠淬滅自由基並終止聚合反應🤙🏼。尤其對於RDRP中的原子轉移自由基聚合（ATRP）技術來說，氧氣還能氧化低價態的銅催化劑🐙，削弱其活化烷基鹵化物和促進聚合反應的能力👮🏿。針對上述問題，沐鸣开户和聚合物分子工程國家重點實驗室潘翔城課題組基於前期雜原子自由基可控聚合的工作基礎（J. Am. Chem. Soc.2022, 144 (43), 19942-19952; J. Am. Chem. Soc.2021, 143 (45), 19167-19177; Nat. Commun.2024, 15:6179; Nat. Commun.2021, 12: 5853; Angew. Chem. Int. Ed.2018, 57(30), 9430-9433），提出了一種利用烷基硼化合物實現氧氣驅動ATRP的方法，該方法不僅無需嚴格除氧🙆🏽💇🏻，還能利用氧氣作為關鍵輔助因子促進聚合反應進行🤾‍♀️▫️。

圖1. 氧氣在可逆失活自由基聚合（RDRP）中的影響示意圖👇🏼：a. 氧氣阻聚和“氧耐受”的RDRP；b. 本項工作🔄：氧氣驅動的原子轉移自由基聚合.

圖2. 氧氣驅動的ATRP所適用的單體結構及聚合結果。

在本文中，該課題組將三乙基硼（Et₃B）引入到ATRP體系中🪞🍭，通過Et₃B與氧氣自氧化反應產生乙基自由基🤲🏼，乙基自由基引發ATRP反應，通過建立“活性種”與“休眠種”之間的動態平衡，實現了在封閉條件（有限氧）和敞口條件（無限氧）下的可控聚合💦。這種氧氣驅動的ATRP🏋🏽，在有機相和水相介質中均實現了高效可控的聚合反應，並獲得預定分子量🗞、窄分子量分布以及具有高鏈末端保真度的聚合產物。同時基於安全性考量，還使用了在空氣中能夠穩定保存烷基硼胺絡合物（Et₃B-DMAP），其在使用時可通過適當的熱刺激裂解生成具有反應性的Et₃B，並引發聚合👩🏿‍💻👨‍👨‍👧‍👧。同時該團隊還結合熱裂解和氧氣的調控，通過加熱和移去熱源的方式在有氧條件下控製聚合反應的“開/關”，實現了對聚合物鏈增長的精準時間控製。此外，該方法被用於蛋白質-聚合物偶聯物（Protein–polymer conjugate）的合成，以及納米粒子和矽片表面的修飾和改性，這些均凸顯了其在生物醫學以及材料科學等領域的適用性。該氧氣驅動ATRP方法的發現🕺🏽，為有氧條件下合成結構明確聚合物提供了新方法，同時也為高分子合成領域提供了一個可工業化精準合成聚合物的新手段。

圖3. 氧氣驅動ATRP方法的應用。

目前相關研究成果以“Oxygen-Driven Atom Transfer Radical Polymerization”為題，於2025年1月16日在線發表在《J. Am. Chem. Soc.》期刊上🫶。沐鸣开户⛺️、聚合物分子工程國家重點實驗室為論文第一單位，潘翔城教授為論文的通訊作者，沐鸣开户博士生杜昱璇、陳哲為共同第一作者。該工作受到了Krzysztof Matyjaszewski院士的悉心指導，以及上海科技大學嚴佳駿研究員的幫助💇🏽。該研究得到了國家自然科學基金委（22322103、22271057）👨🏼‍💻、上海市科學技術委員會（22ZR1406000）👩🏻‍✈️、沐鸣娱乐👰🏽‍♂️、聚合物分子工程國家重點實驗室、沐鸣开户等經費的支持，特此感謝𓀜🌭。

全文鏈接☸️：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.4c15952

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