Koldioxid är en användbar råvara för syntes av komplexa funktionella material. Upphovsman:Supparsorn Wantarnagon / 123rf
Forskare vid Singapores byrå för vetenskap, Teknik och forskning (A*STAR) har utnyttjat koldioxidens kraft att göra två symmetriska stjärnformade molekyler i ett enda steg. Dessa molekyler kan användas för att bygga komplexa, funktionella polymermaterial som är användbara för personlig vård, beläggningar och läkemedelsleverans.
Koldioxid är en billig och tillgänglig råvara som gör den till en attraktiv källa till potentiellt användbara molekyler. "Men att omvandla koldioxid är vanligtvis inte lätt, "förklarar huvudforskaren Luo He-Kuan från A*STAR's Institute of Materials Research and Engineering.
Hans team har utvecklat en enkel väg för att använda koldioxid för att göra funktionella multikarbonatföreningar som kan användas som byggstenar för mer komplicerade material. De skapade symmetriska bensenringar med tre eller sex identiska armar bestående av karbonatgrupper som avslutades med kol -kol trippelbindningar, eller 'alkyner'. "Vi kan integrera koldioxiden i molekylen utan behov av höga temperaturer eller högt tryck, säger Luo.
De stjärnformade molekylerna gjordes i ett enda steg. Teamet introducerade koldioxid från torris till en alkohol med en alkynändgrupp och bensenringar dekorerade med antingen tre eller sex alkylbromidgrupper. "I början, dock, bara några av grenarna reagerade så att vi inte kunde få den önskade föreningen, "Förklarar Luo.
De stjärnformade molekylerna gjordes i ett enda steg. Kredit:A*STAR Institute of Materials Research and Engineering
Teamet finjusterade processen och fann att reaktionerna fungerade mest effektivt vid rumstemperatur; med koldioxiden vid atmosfärstryck; och med tillägg av en promotor, tetrabutylammoniumbromid, och basen, kaliumkarbonat. "Vi försökte många gånger och efter några månader, vi fick äntligen [bromidgrupperna i] alla sex grenarna att reagera [med alkoholen], " han säger.
Att tillsätta promotorn till blandningen fördubblade den producerade produkten. "Det är troligt att tetrabutylammoniumkatjonen ökar hastigheten på koldioxidinkorporering genom att stabilisera karbonatanjonen, säger Luo.
Reaktionstiden är också viktig. "Vi behövde ha tålamod och låta reaktionen gå till slut för att säkerställa att alla grenar reagerade." Syntesen av den trearmade och sexarmade stjärnformade molekylen tog två respektive fyra dagar.
Alkynerna i slutet av varje arm i dessa molekyler bör teoretiskt kunna reagera med en mängd olika molekyler för att producera en rad komplexa eller funktionella material. "Vi försöker för närvarande använda de sexarmade, grenad molekyl för att bygga mer funktionella stjärnformade molekyler, som kan hitta applikationer inom personlig vård, beläggningar och läkemedelsleverans, säger Luo.
