Ultrahøje præcisionspolymerer

En miljøvenlig og bæredygtig syntese af 'tunge' polymerer med meget snævre molekylvægtfordelinger er et vigtigt begreb i moderne polymerkemi. Takket være en ny fotoenzymatisk proces, Kinesiske forskere har været i stand til at øge rækkevidden af ​​mulige monomerer. Som rapporteret i journalen Angewandte Chemie , forskerne var i stand til at opnå veldefinerede lineære og stjerneformede polymerer med ultrahøje molekylvægte.

Fordi mange polymeregenskaber i høj grad afhænger af molekylvægt, det er ønskeligt at have en så smal molekylvægtfordeling som muligt. Præcisionspolymerer med ultrahøje molekylvægte (> 1 t/mol) ville være interessante kandidater til højtydende elastomerer, lavkoncentration hydrogeler, fotoniske materialer, holdbare belægninger, og flokkningsmidler. Imidlertid, sådanne tungvægtspolymerer er ikke lette at producere med en ensartet fordeling af molekylvægte. De radikale polymerisationer i udbredt anvendelse er især vanskelige at kontrollere i denne henseende. Moderne metoder, såsom RAFT-polymerisation (RAFT:reversibel additionsfragmenteringskædeoverførsel) giver en signifikant højere grad af kontrol ved at holde koncentrationen af ​​reaktive radikaler meget lille. Et specielt middel reagerer reversibelt med de voksende polymerkæder for at danne en ikke -radikal art. Når mellemproduktet dissocierer, nye aktive radikaler dannes. Dette bremser reaktionen og resulterer i længere, mere ensartede polymerkæder.

Ultratunge polymerer med smalle vægtfordelinger var tidligere kun opnåelige fra konjugerede monomerer, hvilket betyder forbindelser med mindst to C =C dobbeltbindinger adskilt af en enkeltbinding. Det har aldrig været muligt at fremstille sådanne polymerer af ikke-konjugerede polymerer, hvis vinylgruppe (-CH =CH ₂ ) er bundet direkte til et ikke -kulstofatom.

Zesheng An (Jilin University, Changchun) og Ruoyu Li (Shanghai University) har overvundet denne udfordring med et enkelt, miljøvenligt, RAFT -polymerisation, der er baseret på enzymatisk fotokatalyse. Enzymet glucoseoxidase (GOx) oxiderer glucose med ilt, reducere den flavinholdige cofaktor FAD til FADH ^- . Sidstnævnte fungerer som en fotokatalysator, når den bestråles med synligt lys, start af den radikale kædereaktion. GOx forbruger iltet i opløsningen - en anden fordel, fordi ilt forstyrrer konventionelle radikalpolymerisationer og skal fjernes på forhånd. Kædeformeringsmidlerne, de bruger, er xanthater (svovlholdige carboxylsyrederivater).

Forskerne opnåede veldefinerede lineære og stjerneformede polymerer i næsten kvantitativt udbytte, samt forskellige copolymerer med tidligere uopnåelige ensartede ultrahøje molekylvægte, ud fra ikke -konjugerede monomerer. Reaktionen, som giver enestående kontrol over sammensætning, molekylær vægt, og arkitektur, er let at udføre og finder sted under milde forhold (10 ° C) i vand.