Atom Transfer Radical Polymerization de fonctionnalisés Vinyl Monomères Utilisation Perylene comme photocatalyseur lumière visible

L'objectif général de cette procédure est de produire du polyméthacrylate de méthyle bien défini en utilisant le pérylène comme photocatalyseur organique pour la polymérisation radicalaire par transfert d'atomes sous lumière visible. Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans le domaine de la catalyse organique et de la catalyse photorédox, telles que : pouvons-nous remplacer les complexes de métaux de transition par des colorants organiques tels que le pérylène ?

Le principal avantage de cette technique est que le catalyseur métallique couramment utilisé en polymérisation radicalaire par transfert d'atome peut être remplacé par la pérylène, un colorant organique courant. La démonstration visuelle de cette méthode est essentielle pour garantir la reproductibilité entre les équipes de recherche, car le montage exact de la réaction peut avoir un impact important sur le résultat de l'expérience. Préparez tous les réactifs comme décrit dans le protocole écrit, et laissez-les atteindre la température ambiante.

Inspectez tous les réactifs avant utilisation pour vous assurer qu'il n'y a aucun signe de contamination, comme une décoloration ou la formation de particules solides. Dans une boîte à gants sous atmosphère d'azote, placez un petit barreau d'agitation dans un tube à réaction de 100 millilitres. Ajoutez 9,5 milligrammes de pérylène, puis 4,00 millilitres de diméthylformamide, ou DMF.

À ce mélange, ajouter 4,00 millilitres de méthacrylate de méthyle, ou MMA. Placer le flacon sur une plaque agitatrice réglée à 900 tr/min, à l'intérieur d'un bécher de 400 millilitres éclairé par des bandes de diodes électroluminescentes blanches. Limiter tout éclairage provenant d'autres sources lumineuses.

Pour amorcer la réaction, ajouter 65,6 µL d'alpha-bromophénylacétate d'éthyle, ou EBP, à l'aide d'une pipette. Agiter la réaction pendant vingt-quatre heures sous illumination constante. Sur la paillasse, prélever 0,70 mL de la solution de butylhydroxytoluène, ou BHT, dans le chloroforme deutéré dans un flacon de 2 mL, puis sceller avec un bouchon septum.

Apportez ce flacon dans la boîte à gants où la polymérisation est effectuée. Utilisez une seringue pour prélever 0,20 millilitre du mélange réactionnel. Injectez le contenu de la seringue dans le flacon de deux millilitres contenant la solution de BHT à 250 ppm et le chloroforme deutéré.

Tirez et poussez plusieurs fois le piston afin de garantir une extinction complète de la polymérisation. Ensuite, transférez le contenu du flacon de deux millilitres dans un tube de spectroscopie RMN. Analysez cet échantillon par spectroscopie RMN du proton pour déterminer le pourcentage de conversion.

Après l'analyse, verser le contenu du tube de spectroscopie RMN dans un flacon de scintillation propre de 20 millilitres. Évaporer le solvant sous pression réduite. Ensuite, redissoudre l'échantillon dans 1,00 millilitre de tétrahydrofuranne.

Faites passer l'échantillon à travers un filtre à seringue de 0,45 micron dans un flacon propre de deux millilitres. Analysez l'échantillon par chromatographie d' exclusion sur gel, ou GPC, couplée à la diffusion multi-angles de la lumière, afin de déterminer la masse moléculaire moyenne en nombre, la masse moléculaire moyenne en poids et la dispersité. Pour isoler et purifier le polyméthacrylate de méthyle produit, arrêtez d'abord la réaction de polymérisation en versant le contenu du mélange réactionnel dans un excès cinquante fois supérieur de méthanol et en laissant agiter pendant au moins une heure.

Isoler le polyméthacrylate de méthyle à partir du méthanol par filtration sous vide. Ensuite, rincer le polymère avec 100 millilitres supplémentaires de méthanol. Redissoudre le polymère dans du dichlorométhane et répéter ces étapes deux fois.

Dans une boîte à gants sous atmosphère d'azote, introduire 544 milligrammes de macroamorceur de polyméthacrylate de méthyle dans un flacon de scintillation de 20 millilitres équipé d'un petit barreau d'agitation. Ensuite, ajouter 2,4 milligrammes de pérylène au flacon de scintillation, suivis de 4,00 millilitres de diméthylformamide. Placer le flacon sur une plaque d'agitation réglée à 900 tr/min, à l'intérieur d'un bécher éclairé par des bandes de LED blanches.

Limitez toute illumination provenant d'autres sources lumineuses. Ajoutez 4,96 millilitres de styrène à ce mélange à l’aide d’une pipette et agitez la réaction pendant vingt-quatre heures sous éclairage constant. Enfin, isolez et purifiez le produit polyméthacrylate de méthyle-bloc-polystyrène, comme précédemment.

Voici des résultats représentatifs de la polymérisation de monomères vinyliques fonctionnalisés obtenus à l’aide de cette technique. L’ajustement des paramètres de réaction peut avoir un effet significatif sur le résultat de la polymérisation. Cette figure présente les résultats d’une copolymérisation en bloc réalisée à l’aide d’un macroamorceur isolé de polyméthacrylate de méthyle, comme décrit dans la procédure vidéo.

La capacité de prolonger la chaîne de cette manière appuie un mécanisme de transfert d'atome. Après avoir visionné cette vidéo, vous devriez comprendre comment produire et isoler des polymères et des copolymères à blocs bien définis en utilisant le pérylène comme photocatalyseur sous lumière visible pour la polymérisation radicalaire par transfert d'atome.