Att hitta innovativa och hållbara lösningar för våra materialbehov är ett av kärnmålen för grön kemi. De otaliga plasterna som omsluter vårt dagliga liv - från madrasser till mat och bilar - är till största delen gjorda av oljebaserade monomerer som är byggstenarna i polymerer. Därför, Att hitta biobaserade monomerer för polymersyntes är attraktivt för att uppnå mer hållbara lösningar inom materialutveckling.

I en tidning publicerad i ACS Sustainable Chemistry &Engineering , forskare från Kleij-gruppen presenterar en ny väg för att framställa biobaserade polyestrar med avstämbara egenskaper. Forskarna bygger vidare på den multifunktionella strukturen hos terpenen β-elemen:tre dubbelbindningar som har distinkt reaktivitet, vilket gör det möjligt att selektivt omvandla dessa bindningar och på så sätt justera funktionaliteterna i polymerens ryggrad. "Denna multifunktionella terpenställning är ganska unik och gör det möjligt att finjustera strukturell mångfald och prospektivt modulera polymer- och materialegenskaper, " förklarar Arjan Kleij, ICIQ-gruppledare och ICREA-professor.

ACS Kleij ingefära I samarbete med företaget Isobionics, forskarna använde β-elemen som erhållits genom en innovativ sockerjäsningsväg. Denna process har visat sig vara en lovande start för användningen av β-elemen som råmaterial för polymerisation. "Isobionics sockerjäsningsväg förändrar fullständigt omfattningen av β-elementillgänglighet, som nu kan användas i polymerproduktion, " förklarar Francesco Della Monica, postdoktor i Kleij-gruppen som arbetar i det europeiska SUPREME-projektet, ett MSCActions Individual Fellowship och första författare till artikeln.

Via en ringöppnande sampolymerisationsreaktion (ROCOP), forskarna kombinerade β-elemenoxider och ftalsyraanhydrid (en vanlig monomer som används vid framställning av polyestrar) för att skapa den biobaserade linjära polymeren poly(BEM-alt-PA) och dess relaterade struktur, tvärbunden poly(BED-alt-PA). Dessa transformationer uppnåddes med katalytiska system (järn- och aluminiumaminotrifenolatkomplex kombinerade med bis-(trifenylfosfin) iminiumklorid) utvecklade tidigare av gruppen med användning av icke-kritiska, rikligt med element för katalytisk polymerisation.

När polyestern är förberedd, det finns två kvarvarande dubbelbindningar från den ursprungliga terpenbyggstenen som enkelt och selektivt kan adresseras och funktionaliseras, gör det möjligt att skräddarsy den slutliga polyestern. "Dessa eftermodifieringsreaktioner på en biobaserad polymer är ganska sällsynta. De flesta av de biobaserade monomererna som är tillgängliga uppvisar inte funktionalitet, " kommenterar Della Monica.

Uppsatsen är en utgångspunkt för vidareutveckling av β-elemenbaserade polymerer som gör det möjligt att skräddarsy egenskaperna hos det slutliga materialet (beroende på dess användning) genom enkla modifieringar efter polymerisation. Papperet tar inte upp materialets biologiska nedbrytning, även om för Della Monica, "beroende på den slutliga användningen, det idealiska kanske inte är biologisk nedbrytning utan att skapa en återvinningsbar polymer:d.v.s. ta ett utgångsmaterial, skapa polymeren, Använd den, återställa det, och sedan försämra det på ett kontrollerat sätt och återanvända det materialet. Nu när vi har idén om en cirkulär ekonomi inom räckhåll, vi behöver cirkulära processer, avslutar forskaren.