Diseñado para el reciclaje molecular: un polímero de origen biológico semiaromático derivado de la lignina

Resumen

Aquí se describe un ejemplo de un enfoque de circuito cerrado hacia una economía circular de materiales. Se presenta todo un ciclo sostenible donde los poliésteres semiaromáticos de base biológica se diseñan mediante polimerización, despolimerización y luego se repolimerizan con solo ligeros cambios en sus rendimientos o propiedades finales.

Resumen

El desarrollo de biopolímeros químicamente reciclables ofrece oportunidades dentro de la búsqueda de una economía circular. Los biopolímeros químicamente reciclables hacen un esfuerzo positivo para resolver el problema de los materiales poliméricos en la fase de eliminación después de la fase de uso. En este trabajo se describe y visualiza la producción de poliésteres semiaromáticos de base biológica, que pueden extraerse íntegramente de biomasa como la lignina. El polímero poly-S descrito en este documento tiene propiedades térmicas similares a ciertos plásticos de uso común, como el PET. Desarrollamos una reacción de Knoevenagel verde, que puede producir eficientemente monómeros a partir de aldehídos aromáticos y ácido malónico. Se ha demostrado que esta reacción es escalable y tiene un factor E calculado notablemente bajo. Estos poliésteres con ligno-fitoquímicos como punto de partida muestran un reciclaje molecular eficiente con pérdidas mínimas. El poliéster poli(ácido dihidrosinapinico) (poli-S) se presenta como un ejemplo de estos poliésteres semiaromáticos, y se describe la polimerización, despolimerización y repolimerización.

Introducción

A diferencia de la incineración de residuos poliméricos, el reciclaje químico ofrece la posibilidad de recuperar los monómeros. El reciclaje químico es una elección lógica al final de la vida técnica de los materiales poliméricos, ya que estos materiales poliméricos se producen químicamente¹. Existen dos formas de reciclar químicamente el material polimérico, la pirólisis y el reciclaje molecular². Con la pirólisis, el material polimérico se transforma en productos de mayor valor mediante el uso de condiciones^extremas3,⁴. El reciclaje molecular es un método efici....

Protocolo

1. Condensación de Knoevenagel verde de siringaldehído hacia ácido sinapínico con 5 mol% de bicarbonato de amonio

1. Agregue ácido malónico (20.81 g, 200.0 mmol) junto con siringaldehído (36.4 g, 200.0 mmol) a un matraz de fondo redondo de 250 ml. Disolver ambos constituyentes en 20,0 ml de acetato de etilo y añadir bicarbonato de amonio (790 mg, 10,0 mmol) al matraz.
   NOTA: Para garantizar la finalización completa de la reacción de condensación, el evaporador rotativo se puede utilizar para destilar el acetato de etilo y concentrar la mezcla de reacción, lo que resulta en una reacción sin disolvente.
2. Mantenga la mezcla de reacción durante 2 horas a....

Resultados

El ácido sinapínico se sintetizó en alta pureza y alto rendimiento (> 95%) a partir de siringaldehído utilizando la condensación green Knoevenagel. (Información de apoyo: Figura S1) El factor E es una indicación de la producción de residuos donde un número más alto indica más residuos. El factor E se calcula tomando la entrada total de material, restando la cantidad del producto final deseado y dividiendo el conjunto por la cantidad del producto final. Esta condensación de Green Knoevenagel tiene un f.......

Discusión

Cuando el ácido dihidroesinapínico se calentó en un recipiente de reacción, se produjo la sublimación del material de partida, y este efecto se mejoró cuando se aplicó un vacío. La acetilación se ha realizado sobre el ácido dihidroesinapínico para evitar la sublimación. Kricheldorf et al.^12,27 reconocieron que no sólo se producía acetilación sino también di- y oligomerización de manera similar. Sin embargo, estos monómeros y oligómeros esterificados ya no se subl.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
1: Condensación de Green Knoevenagel
amonio	fuerte Sigma Aldrich	>99%
Boom de etanol		Acetato
	Macron	99.8%
Ácido clorhídrico	Boom	37%
Ácido malónico	Sigma Aldrich	99%	utilizado como recibido
Bicarbonato de sodio	Sigma Aldrich	>99.7%
Siringaldehído	Sigma Aldrich	98%	utilizado tal como se recibió
Reacción 2: Hidrogenación
magnesio	fuerte Macron	99%	seco
Raney™ níquel	Sigma Aldrich	>89%
Hidróxido de sodio	Boom	Grado técnico	disuelto
Reacción 3: Acetilaciónanhídrido acético fuerte>
	Macron	>98%
Acetona	Macron	>99.5%
Acetato de sodio	Sigma Aldrich	>99%
4A: Polimerización
1,2-xileno	Macron	>98%
Hidróxido de sodio	Boom Acetato	finamente pulverizado	grado técnico
	Sigma Aldrich	99,99%
Reacción 4B: Despolimerización
Sodio hidrotróxido	Boom
Ácido sulfúrico	Macron	100%
Análisis
CDCl3	Cambride Isotope Laboratories, Inc.	99.5%
CF3COOD	Cambride Isotope Laboratories, Inc.	98%
Dimetilformamida	Macron	>99.9%
Hexafluoro-2-propanol	TCI Chemicals	>99%
Metanol	Macron	>99.8%
Tetrahidrofurano	Macron	>99.9%

de etilo de grado técnico de zinc(II) de disuelto de grado técnico