Polypropen (PP) är en av de mest använda plasterna i världen. Genom att kontrollera den rumsliga orienteringen av propenbyggstenarna och ytterligare polära komponenter, det borde vara möjligt att skapa en ny generation av attraktiva, konstruerad, specialplaster, med förbättrad vätbarhet eller förbättrad nedbrytbarhet, baserat på PP. I journalen Angewandte Chemie , Japanska forskare har introducerat grunden för en ny klass av palladiumkatalysatorer för sådana polymerisationer.

Egenskaperna hos PP beror till stor del på den rumsliga orienteringen av de individuella monomererna när de läggs till den växande kedjan (takticitet). I ataktisk PP (aPP) är orienteringen slumpmässig. I syndiotaktisk PP (sPP) kan CH ₃ –sidogrupper på monomeren pekar växelvis mot de två sidorna av polymerstommen. Den mest eftertraktade versionen - isotaktisk PP (iPP) där alla sidogrupper pekar åt samma håll - har särskilt fördelaktiga mekaniska egenskaper. Införande av ytterligare funktionella, polära monomerer till iPP är ett viktigt steg mot utvecklingen av nya plaster.

Denna typ av sampolymerisation är kraftigt begränsad med konventionella Ziegler-Natta- och metallocenkatalysatorer eftersom typiska polära monomerer först måste "maskeras". Det betyder att de måste kopplas till särskilda skyddsgrupper. Med nickel- och palladiumkatalysatorer, det är möjligt att uppnå detta omaskerat men med betydande förluster i isotakticitet. Det har varit en viss framgång med speciella nickel- och palladiumfosfinkomplex (en typ av fosforinnehållande organisk förening), även om syntesen av dessa katalysatorer är mödosam och tidskrävande.

Forskare som arbetar med Kyoko Nozaki vid University of Tokyo har nu utvecklat ett nytt tillvägagångssätt som gör att lämpligare katalysatorer kan tillverkas mycket lättare. Den rumsliga orienteringen av propenmonomerer under polymerisationen påverkas av den speciella rumsliga strukturen (stereogenicitet) vid vissa kolatomer i de organiska mentolsubstituenterna på fosfinen. Forskarna ville utveckla fosfinföreningar som har den erforderliga stereogeniciteten vid fosforatomen.

För att undvika de tråkiga syntetiska utmaningarna som man ställs inför hittills, de utvecklade betydligt snabbare syntetiska protokoll med hjälp av lagringsbara, modulära byggstenar och fosfiniter (en klass av organiska föreningar som innehåller fosfor och syre). Detta möjliggjorde snabb och enkel syntes av många olika fosfiner och deras motsvarande palladiumkomplex. En snabb screeningprocess gav framgångsrikt lämpliga katalysatorkandidater.

På det här sättet, forskarna hittade katalysatorer som polymeriserar propen med polära monomerer för att bilda sampolymerer med särskilt hög isotakticitet – ett material som de kallade isotaktisk polär polypropen (iPPP).