休眠单体策略在高分子序列调控中的研究进展

宋雨阳，宣孙婷，黄智豪，张正彪

（苏州大学材料与化学化工学部, 江苏 苏州 215123）

近年来，受自然界天然大分子结构的启发，高分子序列结构对性能的影响已成为高分子科学的重点研究内容之一。高分子序列是指高分子链中单体单元通过共价键连接的次序，天然高分子如DNA和蛋白质中精确的序列结构是保证其精密功能的关键。受此启发，研究序列结构对合成高分子性能的影响，从而研制出新型功能材料是高分子研究领域的重要课题。然而，目前高分子序列调控仍然存在巨大的挑战，被公认为是高分子合成领域的“圣杯”和终极目标之一。因此，近10年来，高分子合成化学家一直致力于探索高效、简便的合成策略来实现对合成高分子序列的精确调控。

近年来，已经相继发展了基于逐步聚合和链式聚合的高分子序列调控方法。其中，活性/可控聚合由于其聚合的活性/可控特征，保证了链与链间序列结构的一致性，这是高分子序列调控的前提之一。上世纪90年代以来，可逆失活自由基聚合（RDRP）方法的出现，如原子转移自由基聚合（ATRP）、可逆加成-断裂链转移自由基聚合（RAFT）和氮氧稳定自由基聚合（NMP）等，使得基于自由基聚合机理的高分子序列调控成为可能。基于RDRP方法，科学家们相继提出了多种序列调控策略[1-6]。例如，2007年，Lutz教授[7]提出了一种控制位点投料法：在苯乙烯（St）的ATRP过程的特定时间点按顺序投入少量不同取代基的马来酰亚胺衍生物。由于苯乙烯和马来酰亚胺具有较强的交替共聚倾向，添加的马来酰亚胺单体迅速与苯乙烯发生共聚，从而实现了马来酰亚胺在苯乙烯链中的定点嵌入，即序列调控。Sawamoto等[8,9]提出单体原位转化策略，通过甲基丙烯酸酯类单体在聚合体系中的原位酯交换反应，即在反应中途加入过量醇，使其与甲基丙烯酸甲酯（MMA）发生酯交换反应，生成新的甲基丙烯酸酯，从而改变体系中的瞬时单体组成，最终达到改变聚合物链组成的目的，并通过该方法合成了多种多元梯度序列聚合物。2009年，洪春雁教授课题组[10]通过多种正交反应相结合的方式构建序列可控高分子，他们利用丙烯酸酯与巯基的迈克尔加成反应、五元环二硫代碳酸酯的氨解反应、硫醇与溴代马来酰亚胺的取代反应和逆Diels-Alder（rDA）反应，将包括含丙烯酸酯的马来酰亚胺、2-氨基乙硫醇、1, 3-氧杂硫代戊烷-2-硫酮和1-（蒽-2-基）-3-溴-4-甲基-1H-吡咯-2, 5-二酮在内的4个单体按照特定顺序连接起来，从而合成带有多种可修饰位点的序列可控高分子。除了RDRP，利用多组分反应，通过控制单体种类也可以合成序列可控高分子，例如，李子臣教授课题组[11]提出一种基于Passerini反应的控制合成聚（酯-酰胺）序列的方法：将二羧酸、单醛和二异氰酸酯一锅法在室温下聚合，形成主链重复单元为酯-酯-酰胺-酰胺的序列可控高分子，通过改变三类单体的取代基对高分子链的结构组成进行调节。这些研究极大地丰富了高分子序列调控的方法。

休眠策略是化学和高分子合成中常用的方法。休眠基元本身不参与反应，只有在一定活化条件下，特定功能被激活才能发挥其特定的作用。例如，Hedrick教授[12]在研究丙交酯和β-丁内酯的开环聚合时，发现N-杂卡宾可以作为潜在引发剂，其低温条件下不引发聚合，只有在高温条件下发生可逆解离，释放出活性卡宾才能引发内酯开环聚合。利用这种方法可以通过调控温度实现对聚合过程的控制。类似地，Sawamoto教授[13]发现环状半缩醛酯也可以作为潜在引发剂，其在路易斯酸的催化下发生可逆活化，断裂生成碳正离子，继而引发乙烯基醚活性阳离子聚合。

受此启发，本课题组设想在两种或两种以上单体的共聚反应过程中，可以通过调控其中一种或多种单体的“休眠”与“激活”，来控制其在链增长过程中的共聚行为，从而达到序列调控目的。如果可行，这种休眠单体策略便可以为序列调控提供新的思路和便捷的途径，该策略具有重要的研究价值和应用前景。实现这一策略的关键是如何设计休眠单体。理论上，该休眠单体应该具备以下3个条件：（1）休眠状态下不参与聚合；（2）聚合温度范围内能够高效地被“激活”；（3）伴随单体“激活”释放出来的小分子副产物不能对聚合过程以及聚合活性造成不利影响。

Diels-Alder（D-A）反应是指双烯体（例如呋喃）和亲双烯体（例如马来酰亚胺）发生的[4+2]环化反应。该反应也是一种高低温可逆的动态化学反应，即在相对低温下正向环化，在高温时反向开环，其反应条件温和、效率高且无需金属催化。在自由基聚合反应中，马来酰亚胺和苯乙烯类单体存在较强的交替共聚倾向，而通过D-A反应得到的呋喃保护的马来酰亚胺则无法与苯乙烯单体进行共聚。只有通过高温条件下rDA反应释放出马来酰亚胺，才能与苯乙烯发生交替共聚。同时，释放出的呋喃小分子由于在聚合体系中的含量少，且聚合活性低，因此不会对聚合反应产生负面影响。

结合上述观点，本课题组[14]于2017年首次提出了基于呋喃保护的马来酰亚胺休眠单体的高分子序列调控新策略。具体来说，呋喃保护的马来酰亚胺单体在低温下（40 ℃）既不会发生rDA反应，也不参与聚合，单体处于“休眠”状态。而在高温条件下（110 ℃），发生rDA反应，马来酰亚胺单体被“激活”，从而参与共聚，插入到生长的高分子链中（如图1（a））。因此，在同一体系中，通过简便的程序化控温，便可以实现序列精准调控（如图1（b））。本课题组近5年来通过对休眠单体策略的优化和拓展（如图1（c）），在拓展多种序列可控高分子的合成及功能化、利用序列可控高分子构筑特殊拓扑结构、以及光热双重调控序列等方面进行了研究，并在此基础上对高分子序列结构和性能间的关系做了初步探讨。因此，本文以此为主线，介绍休眠单体策略在高分子序列合成中的发展历程，总结其优缺点，同时对休眠单体策略的未来发展做了合理展望。

图1 （a）呋喃保护马来酰亚胺休眠单体的低温“休眠”和高温“激活”原理示意图；（b）休眠单体策略合成序列可控高分子示意图；（c）休眠单体及功能化休眠单体示例[14]Fig. 1 (a) Schematic illustration of the mechanism of the deactivation and activation of furan-protected maleimide as the latent monomer;(b) Synthesis of diverse sequence-controlled polymers via the latent monomer strategy; (c) Chemical structures of the latent monomer examples [14]

1 基于休眠单体策略的高分子序列调控

1.1 休眠单体策略的提出

2017年，本课题组[14]利用D-A反应通过N-丙基马来酰亚胺（MI）和呋喃反应，得到休眠单体——呋喃保护的N-丙基马来酰亚胺（FMI），并探究了其在ATRP聚合中，不同温度下与苯乙烯的共聚行为。在低温40 ℃下，FMI处于“休眠”状态，不参与共聚，只发生苯乙烯均聚。而当温度升高到110 ℃时，FMI发生rDA反应，脱除呋喃，MI被“激活”，参与共聚反应。因此，可以通过温度来控制休眠单体的“休眠”和“激活”（图2（a））。我们进一步对温度进行程序化调控，将MI插入聚苯乙烯高分子链的特定位置。例如，在ATRP反应体系中，一次性加入苯乙烯与FMI，设置温度模式为40 ℃→110 ℃→40 ℃→110 ℃，在第一段低温（40 ℃）条件下，FMI保持稳定，只生成苯乙烯活性均聚链段；第二段将反应转移至高温（110 ℃），休眠单体解离释放出的MI与苯乙烯发生交替共聚生成共聚链段；第三段低温（40 ℃），体系中MI停止释放且剩余MI逐渐耗尽，一定时间后形成苯乙烯的均聚链段；最后一段高温（110 ℃），MI又得以释放参与共聚。序列结构可以通过聚合动力学曲线、MI的累积组成和瞬时组成图得到证实（图2（b，c））。由此可见，通过对温度的程序化控制，便能将MI嵌入到聚苯乙烯链段的特定位置，从而达到调控高分子序列的目的（图2（d））。此外，我们还在聚合体系中一次进样3种聚合单体，苯乙烯、N-甲基马来酰亚胺（MMI）和FMI。低温下，MMI与苯乙烯发生共聚；待MMI消耗殆尽后升温，释放出来的MI与苯乙烯共聚，从而实现了休眠单体策略下的三元共聚。综上，通过休眠单体策略结合活性自由基聚合的方法，为“一次进样”条件下高效序列调控提供了新方法。

图2 （a）FMI休眠单体和苯乙烯单体共聚合成序列可控高分子示意图；（b）序列控制FMI与苯乙烯ATRP聚合的动力学曲线图；（c）聚合物链MI的累积组成（Fcum, MI）和瞬时组成（Finst, MI）与归一化链长之间的关系；（d）链增长和马来酰亚胺单体插入示意图[14]Fig. 2 (a) Schematic illustration of the synthesis of sequence-controlled polymer based on furan-protected maleimide as a latent monomer;(b) Kinetic plots of sequence-controlled ATRP polymerization of FMI and St; (c) Cumulative (Fcum, MI) and instantaneous (Finst, MI)content of MI in polymer chains as a function of normalized chain length; (d) Illustration of chain growth and insertion of maleimide monomers [14]

1.2 基于休眠单体策略的高级梯度序列合成

相较于马来酰亚胺与苯乙烯易生成交替共聚物，MMA与马来酰亚胺由于竞聚率的差异更易生成梯度聚合物（rMMA= 0.83～3.22，rMI= 0.07～0.47）。同时，梯度序列共聚物优异的增容性、较低的表面张力等性能，使其具有较高的开发价值。因此，为拓展休眠单体策略的单体适用性和开发更多样化的序列结构，2018年，本课题组将休眠单体策略应用于MMA与FMI的一锅法RAFT聚合中，休眠单体在低温40 ℃不参与聚合，MMA发生均聚，在高温100 ℃会发生rDA反应释放出MI，MI缓慢与MMA发生共聚，高分子链中MI的相对含量随时间延长而逐步增多，通过MI的瞬时组成和累积组成可以证实二嵌段梯度聚合物的成功合成（如图3（a））。聚合过程采用不同RAFT试剂并利用程序控温条件，成功用FMI和MMA合成了多种序列可控的高级梯度聚合物（包括自发梯度、双重梯度、三嵌段梯度以及对称梯度等）（如图3（b））。同时，我们探究了序列对聚合物热性能的影响。研究表明， MMA和MI的序列可控高分子的热性能会随嵌入共聚链的MMA与MI单元的位置和含量的不同而变化，共性是由于MI的嵌入增加了主链的刚性，玻璃化转变温度普遍提高[15]。综上，休眠单体策略为高效制备多种MMA和MI的梯度序列聚合物提供了新方法。

图3 （a）MMA/MI二嵌段梯度共聚物的合成；（b）序列控制多种MMA/MI梯度共聚物的合成示意图[15]Fig. 3 (a) Synthesis of MMA/MI di-block gradient copolymers; (b) Schematic illustration of sequenced-controlled synthesis of multiple MMA/MI gradient copolymers [15]

1.3 基于立构不同休眠单体的rDA反应温度差异的序列调控

当呋喃和马来酰亚胺发生D-A反应时，由于呋喃可以从马来酰亚胺的所在平面上下进攻，因此，会形成endo-和exo-两种立体构型（如图4（a））。更为有趣的是，这两种构型在rDA反应行为上存在明显的动力学差异，endo-构型休眠单体在40～60 ℃下便可发生rDA反应，“激活”马来酰亚胺单体，而exo-构型则需要在110 ℃下才能被大量“激活”（如图4（b））。于是利用这一特点，2020年，本课题组[16]通过控制聚合温度，同时调控两种立构休眠单体在同一聚合体系中的共聚行为，合成了高级的序列结构。通过一次投料将endo构型呋喃保护的马来酰亚胺（endo-FMI）、exo构型呋喃保护的N-羟乙基马来酰亚胺（exo-FHMI）与苯乙烯置于RAFT聚合体系中，温度模式为60～110 ℃。在60 ℃下，endo-FMI发生rDA反应释放出大量单体MI，而exo-FHMI在此温度下只有极少量被活化释放出N-羟乙基马来酰亚胺（HMI），共同与苯乙烯发生交替共聚。MI随聚合时间延长而逐步耗尽，随后在110 ℃高温下，exo-FHMI被显著活化快速释放出HMI参与共聚嵌入聚合链中，最终制备出三元共聚链（如图4（c））。更具挑战性的是，该工作通过调控反应温度，一次进样4种单体，实现了四元序列控制。综上，在同一聚合体系中同时调控两种休眠单体的共聚行为，构建更为高级的三元和四元序列结构，丰富了序列可控高分子的结构种类。

图4 （a）endo-和exo-两种休眠单体的高温“激活”原理及序列控制四元RAFT共聚示意图；（b）endo-和exo-两种立体构型的rDA反应行为动力学；（c）序列控制endo-FMI、exo-FHMI与苯乙烯的RAFT三元共聚[16]Fig. 4 (a) Schematic illustration of the actived mechanisms at high temperature for endo- and exo- latent monomers and the sequencecontrolled RAFT quaternary polymerization; (b) Kinetics of retro rDA reactions of endo- and exo- latent monomers; (c) Sequencecontrolled RAFT ternary polymerization of endo-FMI, exo-FHMI, and St [16]

1.4 基于休眠单体策略的光热双重序列调控

光作为易于获得的清洁能源，广泛应用于聚合、催化等领域。利用光充当调控手段，具有精确、实时以及迅速等优点。Branda教授[17]设计出一种二噻吩基呋喃化合物，它可以与马来酰亚胺反应生成D-A加合物，加合物中的二噻吩乙烯结构在可见光/紫外光照射下可实现开/闭环，且开环状态在高温下可发生rDA反应，而闭环产物则无法进行（如图5（a））。受此启发，在休眠单体策略基础上引入光控元素，有望为高分子序列调控提供一种新的光热双重控制手段。

2021年，本课题组开发出一种光热双重控制的休眠单体，形成了由光热共同控制休眠单体进行rDA反应的新型休眠单体策略体系，采用二噻吩基呋喃作为共轭双烯，设计并合成了二噻吩基呋喃保护的N-甲基马来酰亚胺休眠单体（DTFMMI），其开环结构休眠单体（DTFMMI-o）和闭环异构体（DTFMMI-c）作为光控休眠单体，两种光控休眠单体不仅具有光响应性，在紫外光和蓝光的照射下可以实现开环异构体和闭环异构体的可逆转变，而且还具有温度响应性，即可以在不同温度下发生rDA反应，其中闭环结构的稳定性明显高于开环结构。利用上述两种特性，基于休眠单体策略，我们通过光热双重调控，合成了更加丰富的序列结构。例如，在光热双重调控下，一次投入甲基丙烯酸正丁酯（BMA）、DTFMMI-c和exo-FHMI作为共聚单体进行RAFT共聚（如图5（b）），低温避光条件下，DTFMMI-c与FHMI处于休眠状态，只有BMA发生均聚。转移至高温避光条件下，DTFMMI-c仍保持“休眠”状态，而FHMI被活化释放出HMI，HMI与BMA生成共聚链段。随后加入蓝光照射，体系中的DTFMMI-c转换为开环结构并释放出MMI，体系中的BMA、MMI与HMI发生三元共聚；移除光照后，体系中残余的3种单体仍继续共聚，最终生成三元三嵌段梯度序列，结果通过聚合动力学曲线、归一化的瞬时组成和累积组成曲线得以证实（如图5（c，d））[18]。综上，光热双重控制休眠单体不仅加入光控作为新的调控方式，还与温控相配合使聚合过程更加高效精确，同时合成了更加丰富的序列结构，为高分子序列调控提供了新手段。

图5 （a）二噻吩基呋喃保护的马来酰亚胺D-A加合物rDA反应的光热双重控制原理示意图；（b）光热双重控制下的BMA、FHMI和DTFMMI-c的RAFT三元共聚；（c）动力学曲线图；（d）聚合物链中HMI和MMI的瞬时组成（Finst）和累积组成（Fcum）与归一化链长之间的关系[18]Fig. 5 (a) Schematic illustration of the photo-thermal dual-regulated mechanism of the rDA reaction of dithienylfuran-protected maleimide D-A adduct; (b) Photo-thermal dual-regulated RAFT ternary polymerization of BMA, FHMI, and DTFMMI-c; (c) Kinetic plots;(d) Instantaneous (Finst) and cumulative (Fcum) contents of HMI and MMI in polymer chains as a function of normalized chain length [18]

2 基于休眠单体策略合成功能化序列可控高分子

在序列可控高分子中引入功能基团从而实现特定功能，是高分子合成中的一大难题。合成功能化的序列可控高分子通常有以下两种途径：（1）构建功能化单体，与另一单体直接进行可控聚合；（2）对序列可控高分子进行后修饰。在休眠单体策略基础上，通过上述两种方式，同时利用马来酰亚胺的多反应性，如可发生加成反应和光延反应等，实现功能化的序列可控高分子的合成，为进一步探索序列与聚合物性能的关系奠定了基础。

2.1 通过功能化的休眠单体构建序列可控功能高分子

2019年，本课题组[19]探索构建功能化休眠单体，设计合成了呋喃保护的含炔基的马来酰亚胺休眠单体（AFMI），以及呋喃保护的含六甘醇的马来酰亚胺休眠单体（FHME），分别与苯乙烯进行RAFT聚合。休眠单体在低温下保持稳定，体系中只生成苯乙烯的均聚链，在高温下马来酰亚胺单体脱保护被释放，随后与苯乙烯共聚生成共聚链（如图6（a））。在聚合过程中，通过改变温控模式可将功能性休眠单体可控嵌入到苯乙烯聚合物链的特定位置（如图6（b））。其中，含炔基的马来酰亚胺单体（AMI）嵌入聚合链后赋予聚合物链可点击基团，继而可通过点击反应在侧链上键接更多功能性基团，初步构建了序列可控高分子的“可点击”反应平台。而含六甘醇的马来酰亚胺单体（HME）嵌入主链后，由于HME具有亲水性，苯乙烯具有疏水性，形成两亲性的聚合物。同时，通过改变HME嵌入主链的含量来调节聚合物链的亲疏水性，为后续探索序列结构与溶液组装性质打下了基础。

图6 （a）功能化休眠单体的低温“休眠”和高温“激活”原理示意图；（b）温控下休眠单体与苯乙烯RAFT共聚生成多种序列的聚合物[19]Fig. 6 (a) Schematic illustration of the mechanism of the deactivation and activation of functionalized latent monomers; (b) Synthesis of multiple sequence-controlled polymers by manipulating the temperature via RAFT polymerization by using the functionalized latent monomers and St [19]

2.2 通过高效后修饰构建序列可控功能高分子

在上一节中，我们[20]先合成带有功能基团的休眠单体，再利用休眠单体策略，将功能基元插入到高分子链中，实现其功能化。与之相对，利用休眠单体策略合成的序列可控高分子中，琥珀酰亚胺结构中裸露的―NH可以发生亲电取代反应，为后功能化提供了机会。

2019年，本课题组利用序列可控高分子，以链上的琥珀酰亚胺为反应位点，通过SN2亲核取代反应和光延反应，以100%接枝效率将偶氮苯和聚乙二醇功能基团分别接枝到主链上（图7（a））。其定量接枝效率得到了核磁氢谱（图7（b））和红外光谱的证实（图7（c））。另外，接枝偶氮苯功能基团还赋予了聚合物光致异构性。综上，利用休眠单体策略，可以通过聚合和后修饰两种方式实现聚合物的功能化，为深入研究高分子序列结构对性能的影响提供了更多的样本。

图7 （a）序列可控聚合物的后修饰示意图；（b）后修饰前后1H-NMR谱对比；（c）后修饰前后FT-IR谱对比[20]Fig. 7 (a) Schematic illustration of the post-modified polymers with controlled sequence; (b) 1H-NMR spectra of post-modified polymers;(c) FT-IR spectra of post-modified polymers [20]

3 休眠单体策略构建高分子拓扑结构

接枝高分子是一类重要的拓扑结构高分子，表现出很多独特的组装形貌和力学性能，应用场景广泛。通过调节接枝密度和接枝分布，可以调控其性能。然而如何简便高效的调控接枝高分子的接枝密度和分布是高分子合成的一个重要课题。基于休眠单体策略，本课题组相继开发了两种调控接枝高分子接枝密度和分布的方法。

3.1 大分子休眠单体结合grafting-through策略构建接枝高分子

首先，我们[21]设计并合成了以呋喃保护的马来酰亚胺为端基的大分子休眠单体，在程序控温下与苯乙烯聚合，通过控制温度实现对大分子活性单体的可控释放，并且逐步嵌入到主链中生成拓扑结构。延长聚合时间，拓扑结构由星型转变到π型，最后变为刷状结构（如图8（a））。该工作实现了侧链的定点嵌入和多种拓扑结构接枝聚合物的实时可控生成（如图8（b）），为构筑多种拓扑结构接枝聚合物提供了简便可行的方法。

图8 （a）拓扑结构的可控生长示意图；（b）大分子休眠单体与苯乙烯通过温度调控RAFT聚合实现拓扑结构实时调控[21]Fig. 8 (a) Schematic illustration of the controllably growing topology; (b) Controlled topology growth in real time by manipulating the temperature via RAFT polymerization by using the macro-latent monomer and St [21]

3.2 休眠单体结合grafting-from策略构建接枝高分子

随后，本课题组设计合成FHMI，FHMI在40 ℃下保持稳定，在110 ℃下会发生rDA反应，在程序控温下通过FHMI与苯乙烯“一锅”RAFT聚合，制备不同序列结构的序列可控高分子。再利用grafting-from策略，以不同序列可控高分子作为模板，利用特定位置的琥珀酰亚胺结构中的羟基高效引发丙交酯或ε-己内酯的开环聚合（ROP），生成了多种不同接枝密度和接枝分布的接枝高分子（如图9）。比较其热性能发现，接枝聚丙交酯（PLLA）的玻璃化转变温度显著降低，在接枝侧链含量相似的情况下，相较于其他拓扑结构，“线性-刷子-线性”拓扑结构的玻璃化转变温度更高，主要是由于其中苯乙烯均聚链段易于缠结使柔韧性降低；同样，接枝聚己内酯（PCL）的“线性-刷子-线性”拓扑结构相较于其他拓扑结构的结晶温度更低，主要是由于链段缠结导致结晶缺陷所致[22]。该工作构建了从序列聚合物到结构可控接枝聚合物的桥梁，建立了定制合成拓扑结构接枝共聚物的新方法。

图9 休眠单体策略下的RAFT聚合与ROP聚合连用合成不同拓扑结构的接枝聚合物[22]Fig. 9 Schematic illustration of synthesis of sequence-controlled graft polymers via RAFT polymerization over the latent monomer strategy as well as ROP polymerization [22]

4 休眠单体种类拓展

休眠单体自发现以来，一直围绕马来酰亚胺结构，一定程度上限制了休眠单体种类和序列可控高分子的主链结构，于是扩展休眠单体结构种类是亟待解决的问题。与马来酰亚胺相类似，丙烯腈（AN）与呋喃一样也可以发生rDA反应，同时，AN也能发生自由基聚合。因此，2021年，本课题组将AN纳入休眠单体，通过AN与2,5-二甲基呋喃发生D-A反应，制备AN休眠单体（MFAN），MFAN同样具有显著的温度梯度响应性，但相较于马来酰亚胺类休眠单体，有较低的“休眠”温度（25 ℃）和“激活”温度（50 ℃缓慢释放，75 ℃快速释放），于是可以通过不同的聚合温度来调控AN被释放的速率，即调控聚合体系中的单体浓度，进而调控聚合各阶段的单体组成。

我们将温敏性单体N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）与MFAN一次投料，低温（25 ℃）下，MFAN不能被“激活”，只能发生NIPAM的均聚，随时间延长，体系中NIPAM几乎消耗完；随后转到高温（75 ℃）下，AN被释放发生均聚，最终生成二嵌段共聚物（如图10（a））。利用程序化控温，我们还构建了包括锥形梯度在内的多种梯度序列。利用这些序列可控高分子，还探究了序列对其热响应性的影响。结果显示在AN含量和分子量相近的情况下，AN在聚合物链中分布越均匀，聚合物的热响应越敏锐（如图10（b））[23]。除此之外，还探究了该休眠单体与不同共聚单体类型（如苯乙烯、丙烯酸酯类和丙烯酰胺类）的聚合动力学，证实在不同的温度模式下，均能得到不同的序列结构，该休眠单体策略提供了一个通用性序列调控平台。

图10 （a）序列控制NIPAM与AN的RAFT共聚；（b）不同序列聚合物的热响应行为[23]Fig. 10 (a) Sequence-controlled RAFT polymerization of NIPAM and AN; (b) Thermo-responsive behavior of polymers with different sequences [23]

5 总结与展望

休眠单体策略提供了一种一次投料，在共聚过程中，通过程序化的外界刺激（如热和光）控制休眠单体的“休眠”和“激活”，从而构建多种序列可控高分子的合成新方法。该方法具有高效，实时控制和操作简便等特点。然而，目前休眠单体策略还存在一些问题有待改进：

（1） “激活”单体单元在共聚物中的占比不高，一定程度上限制了序列可控高分子的功能化和应用前景，因此，需要从聚合反应、共聚单体选择和聚合条件等方面进行优化，以提高“激活”单体单元在共聚物中的占比，扩展应用场景。

（2） 休眠单体的结构种类还不够多，目前仅限于马来酰亚胺和丙烯腈类单体，限制了序列可控高分子的主链结构类型；除了热和光两种“激活”休眠单体的手段，可发展包括超声、机械力等新型精确调控手段，对得到主链结构更为新颖、序列结构更精细化的序列可控高分子有着重要的意义；另外，目前休眠单体释放的副产物多为呋喃小分子，是否可以在“激活”单体的同时，释放一些功能性小分子也是未来值得研究的重要内容。

（3） 聚合物序列调控的探索更多的还停留在方法学的建立，仍需通过深入探索序列结构和材料性能之间的构效关系，从而开发合理的应用出口，是休眠单体策略亟待探索的研究方向。例如，将可降解的休眠单体插入原本难降解的高分子（例如聚苯乙烯）链段中，实现其可控降解。

休眠单体策略在构建序列可控高分子领域无疑是一种简便有效的手段，但在目前仍然处于基础阶段，还有待进一步开拓和改进。相信随着高分子合成科学的发展，利用休眠单体策略将能实现更广阔的应用前景。