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李斯特|化学诺奖得主李斯特：鼓励中国学生研发有机催化用于高分子合成( 二 )


而之前 ， 已报道的酸催化的乙烯基醚聚合 ， 由于立体选择性较低 ， 得到的多为油状产物 。 他提到这类聚合物材料将有很多潜在的应用 ， 他们在今年初申请了专利对该技术进行保护 ， 同时最近也对部分工作进行了公开 ， 发表在 ChemRxiv 预印版平台上[1] 。
很巧的是 ， 在今年诺贝尔化学奖公布之前 ， 李斯特还在 Twitter 上转发了他学生的这个工作 。
提出适用于聚合的有机小分子光催化剂的设计新思路 自1990 年代发现以来 ， 原子转移自由基聚合（ATRP）已发展成为合成具有明确组成和结构聚合物材料的最通用和最常用的聚合方法之一 ， 并广泛用于各种工业应用 ， 包括涂料、粘合剂、化妆品、喷墨印刷等 。 然而 ， 传统的 ATRP 依赖于过渡金属催化剂 [如 Cu(I)] ， 这将导致过渡金属残留在最终的产品中 ， 不仅会引起产品着色 ， 还会限制这些聚合物材料在生物医学、微电子等领域的应用 。
因此 ， 自从最初发现 ATRP 以来 ， 科学家们已经付出了相当大的努力来降低催化剂用量或去除残留金属 。 然而 ， 使用有机小分子催化剂的有机催化原子转移自由基聚合 (O-ATRP) 无疑为这一困扰 ATRP 多年的问题提供了一个潜在的理想解决方案 。

李斯特|化学诺奖得主李斯特：鼓励中国学生研发有机催化用于高分子合成
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（来源：Nature Review Chemistry）
有机催化 ATRP 于 2014 首次报道 ， 便立即吸引了广泛的研究兴趣 。 在过去七年多时间里 ， 已有很多有机小分子催化剂被先后报道 ， 但 O-ATRP 在催化活性、控制性和单体范围上的局限性仍然非常明显 。 特别是低催化剂负载量（<10 ppm）下的高效可控性聚合 ， 不仅可以避免产品的进一步纯化和残留催化剂去除的步骤 ， 还可以把商业化生产的成本降下来 。 然而 ， 要实现这一目标并非易事 。
在一年多前期探索之后 ， 廖赛虎课题组提出了一种基于多环芳烃杂原子掺杂的有机小分子光催化剂的设计新思路 ， 并成功发展了氧杂蒽并蒽（ODA）类 ATRP 的高效有机催化剂 。 与已知的有机催化剂相比 ， ODA 具有很强的可见光吸收能力和较为匹配的光氧化还原能力 ， 使得在极低催化剂负载量（10 ppm 甚至 50 ppb ）下依然可以驱动聚合 ， 并得到纯净白色的聚合物产品 。
这一工作于 2021 年初发表在 Nature Communications（《自然?通讯》上 ， 论文题为《阳光下ppm催化剂负载的无金属原子转移自由基聚合》（Metal-free atom transfer radical polymerization with ppm catalyst loading under sunlight）[2] 。

李斯特|化学诺奖得主李斯特：鼓励中国学生研发有机催化用于高分子合成
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图 | 相关论文（来源：Nature Communications）
【李斯特|化学诺奖得主李斯特：鼓励中国学生研发有机催化用于高分子合成】此外 ， Nature Review Chemistry（《自然综述?化学》）还同时以 “Dope New Organocatalyst for ATRP” 为题对该工作进行了亮点评述报道[3] 。
基于这一催化剂设计思路 ， 他们还找到了一种具有高光控能力强氧化性的有机小分子光催化剂 ， 并首次实现了乙烯基醚的严格光控的有机催化阳离子 RAFT 聚合 ， 该工作于今年四月发表在 Journal of the American Chemical Society（《美国化学会志》上[4] 。
孔雀东南飞 ， 仍将上下而求索 廖赛虎本科和硕士均就读于华中科技大学 。 2006 年申请博士时 ， 正是有机催化快速发展的黄金时期 ， 了解到李斯特教授是有机催化领域的开创者之一 ， 非常有名 ， 便尝试联系对方 ， 并最终拿到了李斯特教授的offer 。
2007 年廖赛虎加入德国马克斯-普朗克煤炭研究所李斯特课题组攻读博士学位 ， 加上博士后阶段 ， 与其一起共事长达 7 年 。

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