Utformning av en stereoselektiv katjonisk polymerisation. (A) Den kirala ligandmiljön i koordinationsinsättningspolymerisationer möjliggör stereoselektiv monomerkedjning genom att rikta ansiktstillsats mot den fortplantande polymerkedjans ände. Polära monomerer är vanligtvis inte kompatibla med denna mekanism på grund av katalysatorförgiftning. Mig, metyl. (B) Den akirala kedjeänden i de katjoniska polymerisationerna av vinyletrar tillhandahåller inget inneboende sätt för stereoinduktion. Monomertillsats sker på vardera sidan av oxokarbeniumjonen. (C) Vårt katalysatorkontrollerade tillvägagångssätt för stereoselektiv katjonisk polymerisation bygger på en kiral, BINOL-baserad motjon för att påverka stereokemin av monomerkedjning. De resulterande isotaktiska PVE:erna är semikristallina termoplaster med inneboende polaritet. Kreditera: Vetenskap (2019). DOI:10.1126/science.aaw1703
Ett par forskare vid University of North Carolina har utvecklat ett sätt att använda en organokatalysator för att stereokontrollera polymerisation. I deras papper publicerad i tidskriften Vetenskap , A. J. Teator och F. A. Leibfarth beskriver processen och skisserar några sätt som resultaten kan användas på. Jeffrey Foster och Rachel O'Reilly med University of Birmingham har publicerat ett Perspectives-stycke om arbetet som gjorts av teamet i samma tidskriftsnummer.
Polymerer är ämnen med en molekylstruktur som vanligtvis består av liknande enheter bundna tillsammans - de finns vanligtvis i hartser och plaster. I denna nya ansträngning, forskarna försökte skapa en polymer som skulle ha mer vidhäftning, vilket gör det mer användbart som beläggningsmaterial. De noterade att de två mest populära polyolefinerna, polyeten och polypropen, inte fäster bra eftersom de är gjorda av väte och kol – för att bli vidhäftande, de behöver syre. Tidigare forskning har visat att poly(vinyletrar) (PVE) kan tillverkas med hjälp av friradikalpolymerisation, men resultaten saknar stereokemi, vilket betyder att de inte är särskilt starka eller pålitliga. Det fick forskarna att ta fram ett nytt tillvägagångssätt som skulle tillåta katalysatorkontroll vid tillverkning av PVE, vilket skulle ge dem väldefinierad stereokemi med användning av katjonisk polymerisation. Stereokemi hänvisar till det tredimensionella arrangemanget av atomer som utgör molekyler och den inverkan som arrangemanget har på kemiska reaktioner.
I sitt nya tillvägagångssätt, forskarna använde en asymmetrisk fosforsyra i kombination med en Lewis-syra (titan) för att tvinga monomeren till en önskad orientering under jonisk polymerisation – organokatalysatorn gjorde det möjligt för forskarna att utöva fullständig kontroll över den resulterande stereokemin. Polymeren de skapade var halvkristallin, och testning visade att den var både stark mekaniskt (jämförbar med polyeten) och mycket vidhäftande.
Foster och O'Reilly föreslår att det nya tillvägagångssättet kan leda till utvecklingen av både självhäftande beläggningar och medicinsk utrustning. De noterar också att den nya metoden är skalbar och mottaglig för olika typer av bearbetning som smältning, gjutning och färgning. De noterar också att konceptet bakom det nya tillvägagångssättet verkar kunna överföras till andra typer av polymerisationssystem, vilket tyder på att en helt ny klass av produkter kan vara på gång.
© 2019 Science X Network
