Dual-ligand strategi hjælper med at opnå perfekt asymmetrisk kinetisk opløsning polymerisation

Undersøgelser af syntese og anvendelse af chirale materialer har vigtig videnskabelig betydning og markedsværdi. Imidlertid er design, syntese og anvendelse af chirale materialer stadig i deres vorden, og relevant forskning er begrænset til naturlige chirale polymermaterialer og meget få kunstige syntetiske chirale materialer.

Som svar på de vigtigste problemer med syntese, karakterisering og mekanismeforskning inden for chirale materialer, har forskere fra Qingdao Institute of Bioenergy and Bioprocess Technology fra det kinesiske videnskabsakademi foreslået et nyt koncept for "asymmetrisk kinetisk opløsningspolymerisation" ( AKRP), som giver en ny metode til effektiv syntese, direkte karakterisering af chirale polymermaterialer og en ny tilgang til at studere reaktionsmekanismen for asymmetrisk polymerisation.

Udfordringen med at opnå AKRP er design og syntese af stærkt enantioselektive katalysatorer. For at løse dette problem foreslog forskerne "dual-ligand"-strategien for første gang, hvilket muliggjorde de meget enantioselektive chirale (BisSalen)Al-katalysatorer. Forskningen er offentliggjort i Journal of the American Chemical Society .

I denne undersøgelse konstruerede forskerne en ny chiral (BisSalen)Al-katalysator ved at indføre en anden ligand i en typisk (Salen)Al-katalysator. Den chirale (BisSalen)Al-katalysator behandler ekstremt høj enantio-diskrimineringsydelse, hvilket resulterer i polymerpræference for monomeren med en bestemt konfiguration, men ingen genkendelse for monomeren med en anden konfiguration.

De eksperimentelle resultater viser, at det chirale (BisSalen)Al-kompleks udviser fremragende enantioselektivitet under AKRP-processen, med et enantiomert overskud (ee) af den ureagerede monomer, der overstiger 99% og en kinetisk opløsningskoefficient krel, der overstiger 500, hvilket gør den til den første perfekte AKRP-katalysator blandt racemiske seksleddede glycolider.

Den detaljerede kernemagnetiske resonansanalyse og densitetsfunktionelle teoris teoretiske beregning viste, at "dual-ligand"-designet konstruerede et mere begrænset asymmetrisk mikromiljø dannet af dobbelte ligander, hvilket yderligere forbedrede enantio-diskrimineringsydelsen af ​​(BisSalen)Al-katalysator og dermed opnåede en meget enantioselektiv AKRP-proces.

Denne dual-ligand-strategi forventes at bane vejen for udviklingen af ​​nye enantioselektive katalysatorer, der kunne opnå mere perfekte AKRP-reaktioner.

Flere oplysninger: Xuanhua Guo et al., Specific Discrimination Polymerization for Highly Isotactic Polyesters Synthesis, Journal of the American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.3c14091

Leveret af Chinese Academy of Sciences