使用苝作为可见光光催化剂的功能化乙烯基单体的原子转移自由基聚合

本实验的总体目标是利用苝作为可见光光催化剂，通过原子转移自由基聚合反应制备结构明确的聚甲基丙烯酸甲酯。该方法可用于回答有机催化和光氧化还原催化领域中的一些关键问题，例如：我们是否可以使用苝等有机染料替代过渡金属配合物作为催化剂？

该技术的主要优势在于，原子转移自由基聚合中常用的金属催化剂可被苝（一种常见的有机染料）所替代。对本方法进行可视化演示至关重要，以确保不同研究团队之间的实验可重复性，因为精确的反应装置可能对实验结果产生显著影响。请按照文本方案中所述准备所有试剂，并使其恢复至室温。

使用前检查所有试剂，确保无污染迹象，如变色或产生固体颗粒。在氮气氛围的手套箱中，将一根小型搅拌子放入100毫升反应管内。加入9.5毫克苝，然后加入4.00毫升二甲基甲酰胺（DMF）。

向该混合物中加入 4.00 毫升甲基丙烯酸甲酯（MMA）。将小瓶置于装有白色发光二极管灯带照射的 400 毫升烧杯内，并放在转速设定为 900 转/分钟的搅拌器上。避免其他光源的照射。

启动反应时，用移液器加入 65.6 µL 的 α-溴苯乙酸乙酯（EBP）。在持续光照条件下搅拌反应 24 小时。在实验台面上，将 0.70 mL 溶于氘代氯仿中的丁基化羟基甲苯（BHT）溶液加入 2 mL 小瓶中，并用隔垫盖密封。

将此小瓶带入进行聚合反应的手套箱中。用注射器吸取0.20毫升反应混合物，将注射器中的内容物注入含有250 ppm BHT溶液和氘代氯仿的2毫升小瓶中。

反复抽拉并推入活塞数次，以确保充分淬灭聚合反应。随后，将2毫升小瓶中的内容物转移至核磁共振（NMR）波谱管中。通过氢核磁共振（¹H NMR）波谱分析该样品，测定转化率百分比。

分析完成后，将核磁共振波谱管中的内容物倒入一个洁净的20毫升闪烁瓶中。在减压条件下蒸发溶剂。然后，将样品重新溶解于1.00毫升四氢呋喃中。

将样品通过0.45微米的一次性注射器滤器过滤至一个洁净的2毫升小瓶中。采用凝胶渗透色谱法（GPC）联用多角度光散射检测器分析样品，以测定其数均分子量、重均分子量及分散度。为分离和纯化目标产物聚甲基丙烯酸甲酯，首先将反应混合物倒入过量50倍的甲醇中，淬灭聚合反应，并持续搅拌至少一小时。

通过减压过滤从甲醇中分离聚甲基丙烯酸甲酯。然后，用额外的100毫升甲醇冲洗聚合物。将聚合物重新溶解于二氯甲烷中，并重复上述步骤两次。

在氮气氛围的手套箱中，将544毫克的聚甲基丙烯酸甲酯大分子引发剂加入一个配有小型搅拌子的20毫升闪烁瓶中。接着，向闪烁瓶中加入2.4毫克的苝，随后加入4.00毫升的二甲基甲酰胺。将该闪烁瓶置于装有白色LED灯条照射的烧杯内，并放在转速设定为900 rpm的搅拌台上。

避免其他光源的任何光照。用移液管向该混合物中加入 4.96 毫升苯乙烯，并在持续光照下搅拌反应 24 小时。最后，分离并纯化聚甲基丙烯酸甲酯-聚苯乙烯嵌段共聚物产物，方法同前。

此处展示的是使用该技术对功能化乙烯基单体进行聚合的代表性结果。反应参数的调节可显著影响聚合反应的结果。该图展示了使用分离得到的聚甲基丙烯酸甲酯大分子引发剂进行嵌段共聚的结果，该操作步骤在视频方案中已有描述。

以这种方式进行链延伸的能力支持了原子转移机理。观看本视频后，您应能够理解如何利用苝作为可见光光催化剂，通过原子转移自由基聚合来制备和分离结构明确的聚合物及嵌段共聚物。