Studier av syntes och tillämpning av kirala material har viktig vetenskaplig betydelse och marknadsvärde. Utformningen, syntesen och tillämpningen av kirala material är dock fortfarande i sin linda, och relevant forskning är begränsad till naturliga kirala polymermaterial och mycket få konstgjorda syntetiska kirala material.
Som svar på nyckelproblemen med syntes, karakterisering och mekanismforskning inom området kirala material har forskare från Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology vid den kinesiska vetenskapsakademin föreslagit ett nytt koncept för "asymmetrisk kinetisk upplösningspolymerisation" ( AKRP), som tillhandahåller en ny metod för effektiv syntes, direkt karakterisering av kirala polymermaterial och ett nytt tillvägagångssätt för att studera reaktionsmekanismen för asymmetrisk polymerisation.
Utmaningen med att uppnå AKRP är designen och syntesen av mycket enantioselektiva katalysatorer. För att lösa detta problem föreslog forskarna strategin "dual-ligand" för första gången, vilket möjliggör de mycket enantioselektiva kirala (BisSalen)Al-katalysatorerna. Forskningen publiceras i Journal of the American Chemical Society .
I denna studie konstruerade forskarna en ny kiral (BisSalen)Al-katalysator genom att introducera en andra ligand i en typisk (Salen)Al-katalysator. Den kirala (BisSalen)Al-katalysatorn bearbetar extremt hög enantio-diskrimineringsprestanda, vilket resulterar i polymerpreferens för monomeren med en viss konfiguration men ingen igenkänning för monomeren med en annan konfiguration.
De experimentella resultaten visar att det kirala (BisSalen)Al-komplexet uppvisar utmärkt enantioselektivitet under AKRP-processen, med ett enantiomert överskott (ee) av den oreagerade monomeren som överstiger 99 % och en kinetisk upplösningskoefficient krel överstiger 500, vilket gör den till den första perfekta AKRP-katalysatorn bland racemiska sexledade glykolider.
Den detaljerade kärnmagnetiska resonansanalysen och teoretiska beräkningen av densitetsfunktionella teorin visade att "dual-ligand"-designen konstruerade en mer begränsad asymmetrisk mikromiljö bildad av dubbla ligander, vilket ytterligare förbättrade enantio-diskrimineringsprestandan hos (BisSalen)Al-katalysator, och därmed uppnådde en mycket enantioselektiv AKRP-process.
Denna dubbelligandstrategi förväntas bana väg för utvecklingen av nya enantioselektiva katalysatorer som skulle kunna uppnå mer perfekta AKRP-reaktioner.
Mer information: Xuanhua Guo et al, Specific Discrimination Polymerization for Highly Isotactic Polyesters Synthesis, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.3c14091
Tillhandahålls av Chinese Academy of Sciences
