En miljövänlig och hållbar syntes av "tunga" polymerer med mycket smala molekylviktsfördelningar är ett viktigt koncept inom modern polymerkemi. Tack vare en ny fotoenzymatisk process, Kinesiska forskare har kunnat öka utbudet av möjliga monomerer. Som rapporterats i tidningen Angewandte Chemie , forskarna kunde erhålla väldefinierade linjära och stjärnformade polymerer med ultrahöga molekylvikter.

Eftersom många polymeregenskaper är starkt beroende av molekylvikten, det är önskvärt att ha en så snäv molekylviktsfördelning som möjligt. Precisionspolymerer med ultrahöga molekylvikter (> 1 t/mol) skulle vara intressanta kandidater för högpresterande elastomerer, lågkoncentrationshydrogeler, fotoniska material, hållbara beläggningar, och flockmedel. Dock, sådana tunga polymerer är inte lätta att producera med en enhetlig fördelning av molekylvikter. De radikala polymerisationerna vid utbredd användning är särskilt svåra att kontrollera i detta avseende. Moderna metoder, såsom RAFT-polymerisation (RAFT:reversibel addition-fragmentation chain transfer) erbjuder en betydligt högre grad av kontroll genom att hålla koncentrationen av reaktiva radikaler mycket liten. Ett speciellt medel reagerar reversibelt med de växande polymerkedjorna för att bilda en icke-radikal art. Närhelst mellanprodukten dissocierar, nya aktiva radikaler bildas. Detta saktar ner reaktionen och resulterar i längre, mer enhetliga polymerkedjor.

Ultratunga polymerer med smala viktfördelningar var tidigare endast tillgängliga från konjugerade monomerer, vilket betyder föreningar med minst två C =C dubbelbindningar separerade med en enkelbindning. Det har aldrig varit möjligt att tillverka sådana polymerer av icke-konjugerade polymerer vars vinylgrupp (-CH=CH) ₂ ) är bunden direkt till en icke -kolatom.

Zesheng An (Jilin University, Changchun) och Ruoyu Li (Shanghai University) har övervunnit denna utmaning med en enkel, miljövänlig, RAFT-polymerisation som är baserad på enzymatisk fotokatalys. Enzymet glukosoxidas (GOx) oxiderar glukos med syre, reducera den flavininnehållande kofaktorn FAD till FADH ^- . Den senare fungerar som en fotokatalysator när den bestrålas med synligt ljus, starta den radikala kedjereaktionen. GOx förbrukar syret som finns i lösningen - en annan fördel eftersom syre stör konventionella radikalpolymerisationer och måste avlägsnas i förväg. Kedjeförökningsmedel de använder är xanthater (svavelhaltiga karboxylsyraderivat).

Forskarna uppnådde väldefinierade linjära och stjärnformade polymerer i nästan kvantitativt utbyte, liksom olika sampolymerer med tidigare ouppnåeliga enhetliga ultrahöga molekylvikter, utgående från icke -konjugerade monomerer. Reaktionen, som ger enastående kontroll över kompositionen, molekylvikt, och arkitektur, är enkel att utföra och sker under milda förhållanden (10 ° C) i vatten.