在温和气氛中的自由基聚合反应非常困难，这是因为O₂是活性非常高的自由基淬灭剂，德克萨斯大学奥斯汀分校Benjamin K. Keitz等发现具有发电作用（electrogen）的希瓦氏菌（Shewanella oneidensis）能够对金属催化的活体在温和气氛中进行自由基聚合反应，该过程中通过有氧呼吸（aerobic respiration）消耗溶解的O₂，随后直接的将细胞外的电流传输到金属催化剂上，在暴露空气和隔绝空气的反应体系中，作者都发现活性自由基聚合反应过程能够有效的进行，并且氧气是否存在对反应过程没有影响。当希瓦氏菌无氧代谢通过特定的细胞外电子转移蛋白（extracellular electron transfer proteins）能够控制自由基聚合反应过程，该聚合反应对多种单体分子有反应活性，催化剂的担载量只需要ppm浓度的金属催化剂。此外，该聚合反应在多次改变空气暴露后依然保持，并没有停止。通过冻干或废（回收）细胞（lyophilized or spent (recycled) cells）就能够成功实施反应。总之，本文结果展示了希瓦氏菌具有使用O₂和金属催化剂作为电子接收体进行聚合反应的功能，能解决聚合反应中的重大挑战。

本文要点：

（1）

反应优化。对金属催化剂中的配体进行筛选，分别对TPMA、bpy、Me₆TREN三种配体进行反应，结果显示聚合反应速率：TPMA＞bpy＞Me₆TREN。对其他金属的催化反应活性进行筛选，结果显示在FeCl₃、CuSO₄、NiCl₂、RuCl₃、Co(NO₃)₂几种不同的金属中，FeCl₃有最好的效果；改变金属配体测试聚合反应活性，结果显示在FeC₆H₅O₇、[Ni(en)₃]Cl₂、[Ru(bpy)₃]Cl₂、[Co(en)₃](NO₃)₃、Cyanocobalamin中，FeC₆H₅O₇有最好的聚合反应活性。

（2）

对多种烯烃分子的聚合反应进行测试，分别对OEOMA₃₀₀，OEOMA₅₀₀，HEMA，MMA，DMAEA，NIPAM，Styrene在有氧和无氧情况中的聚合反应进行测试，当10 μM Cu-TPMA作为催化剂，在30 ℃中进行反应，结果显示反应在有氧/无氧环境中都能够进行，有一定的氧气氛兼容性。

参考文献

Gang Fan, Austin J. Graham, Jayaker Kolli, Nathaniel A. Lynd & Benjamin K. Keitz*

Aerobic radical polymerization mediated by microbial metabolism，Nature Chemistry 2020,

DOI：10.1038/s41557-020-0460-1

https://www.nature.com/articles/s41557-020-0460-1