פולימרים אולפיניים הניתנים לדה-פולימריזציה על בסיס מונומרים ציקלואוקטן בעלי טבעת מתמזגת

Summary

כאן אנו מתארים פרוטוקולים להכנת ציקלוקטנים מתמזגים טרנס-ציקלובוטאן (tCBCO), פילמור שלהם להכנת פולימרים אולפיניים הניתנים לדה-פולימר, ודה-פולימריזציה של פולימרים אלה בתנאים מתונים. בנוסף, מתוארים פרוטוקולים להכנת רשתות depolymerizable ודחיסה של פלסטיק ליניארי קשיח המבוסס על מערכת זו.

Abstract

הצריכה הגוברת של פולימרים סינתטיים והצטברות פסולת פולימרית הובילו לצורך דחוף בנתיבים חדשים לחומרים בני קיימא. השגת כלכלת פולימרים במעגל סגור באמצעות מיחזור כימיקלים למונומר (CRM) היא מסלול מבטיח אחד כזה. הקבוצה שלנו דיווחה לאחרונה על מערכת CRM חדשה המבוססת על פולימרים שהוכנו על ידי פולימריזציה של מטא-תזה פותחת טבעת (ROMP ) של מונומרים טרנס-ציקלובוטאן שהתמזגו בציקלוקטן (tCBCO). מערכת זו מציעה מספר יתרונות מרכזיים, כולל קלות פילמור בטמפרטורות הסביבה, דה-פולימריזציה כמותית למונומרים בתנאים מתונים, ומגוון רחב של פונקציות ותכונות תרמומכניות. כאן אנו מתארים פרוטוקולים מפורטים להכנת מונומרים מבוססי tCBCO והפולימרים המתאימים להם, כולל הכנת רשתות פולימרים אלסטיות ודחיסה של פולימרים תרמופלסטיים ליניאריים. כמו כן, אנו מתארים את ההכנה של מונומרים מסוג E-alkene tCBCO מזן טבעתי גבוה ואת הפילמור החי שלהם. לבסוף, ההליכים לדה-פולימריזציה של פולימרים ליניאריים ורשתות פולימרים מודגמים גם הם.

Introduction

האופי הרב-תכליתי והחזק של פולימרים סינתטיים הפך אותם למרכיב בכל מקום של הקיום האנושי המודרני. מצד שני, אותן תכונות חזקות ועמידות לסביבה הופכות את פסולת הפולימרים לעקשנית ביותר. זה, יחד עם העובדה שחלק גדול מכל הפולימרים הסינתטיים שיוצרו אי פעם הגיע למזבלות¹, העלה חששות לגיטימיים לגבי ההשפעות הסביבתיות שלהם². בנוסף, אופי הלולאה הפתוחה של כלכלת הפולימרים המסורתית גרם לצריכה קבועה של משאבים פטרוכימיים ולטביעת רגל פחמנית גוברת³. מסלולים מבטיחים לכלכלת פולימר בלולאה סגורה הם, אם כן, מבוקשים מאוד.

מיחזור כימי למונומר (CRM) הוא מסלול אחד כזה. היתרון של CRM על פני מיחזור מסורתי ....

Protocol

הערה: הפרוטוקולים המפורטים להלן הם צורות מפורטות של הליכים ניסיוניים שדווחו בעבר^15,18,19. אפיון המולקולות והפולימרים הקטנים דווח בעבר^{על 15,18.} בנוסף, סינתזות של מונומרים ופולימרים ודה-פולימריזציה של פולימרים צריכות להתבצע בתוך מכסה אדים עם ציוד מגן אישי מתאים (PPE), כולל כפפות ניטריל, משקפי בטיחות ומעיל מעבדה.

1. הכנתמונומר CBCO¹⁵

1. [2+2] הוספת תמונה
   1. לצינור קוורץ, הוסיפו אנהידריד מאלי (5.4 גרם, 55.1 מילימול, שווה ערך ל-1), ציק....

Results

נדון כאן בתוצאות מייצגות שפורסמו בעבר^15,18,19. איור 5 מראה את עקבות ה-GPC עבור פולימר P1 שהוכן על-ידי ROMP קונבנציונלי עם G2 (עקומה אדומה)15 ו-ROMP חי של EM1 עם G1/PPh₃ (שחור)¹⁸. לפולימר שהוכן על ידי ROMP חי יש התפל.......

Discussion

ניתן להכין את המונומרים tCBCO ממבשר משותף: הפוטוציקלואדוקט [2+2] של אנהידריד זכרי ו-1,5-ציקלוקטדיאן, אנהידריד 1. מאחר שקשה לטהר את האנהידריד הגולמי 1, אך ניתן לבצע בו הידרוליזה בקלות, תערובת הפוטו-ריאקציה הגולמית נתונה לתנאי מתאנוליזה כדי להניב את חומצת המתיל אסטר-חומצה 2 הניתנת לבידוד בקלות. ההסתגלות מחדש של כרומטוגרפיה של 2 אחרי עמודה היא המפתח להשגת איזומר טרנס-ציקלובוטאן טהור של 2. ניתן לגזור בקלות .......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
1 ו-3 בקבוקוני דראם	VWR	66011-041, 66011-100
1,4-בוטנדיול	סיגמא-אולדריץ'	240559-100G
1,5-ציקלואוקטדיאן	ACROS	AC297120010
1-בוטנול	פישר	A399-1
בקבוקוני נצנוץ 20 מ"ל	VWR	66022-081
אצטי אנהידריד	אלפא אסאר
אצטון	פישר	A18-20
לוחות TLC מגובים אלומיניום	Silicycle	TLA-R10011B-323
אמוניום הידרוקסיד	פישר	A669-212
אנילין	TCI	A0463500G
BD precisionglide (18 גרם)	פישר
כלורופורם	פישר	C298-4
עמודה למחזור (לארוז בג'ל סיליקה מטופל בכסף חנקתי)			רדיוס של כ -1 ס"מ ואורך 25 ס"מ, עם חוט פנימי משני קצותיו
d-Chloroform	Cambridge Isotopes	DLM-7-100
Dichloromethane	VWR	BDH1113-19L
EDC. HCl; 3-(3-dimethylaminopropyl)-1-ethyl-carbodiimide hydrochloride	Chemimpex	00050
אתיל אצטט	פישר	E145-20
אתיל ויניל אתר	סיגמא-אולדריץ'	422177-250ML
עמודי כרומטוגרפיה מזכוכית	מיוצרים בבית	D = 20 מ"מ, L = 450 מ"מ ו- D = 40 מ"מ, L = 450 מ"מ	העמודים מצוידים בתא עצירה טפלון בקצה אחד ובמפרק זכוכית טחון 24/40 כדי להכיל מאגר ממס במידת הצורך.
Grubbs Catalyst דור ראשון (M102)	Sigma-Aldrich	579726-1G
Grubbs Catalyst דור שני (M204)	Sigma-Aldrich	569747-100MG
Hexanes	Fisher	H292-20
מכבש הידראולי	Carver Instruments	#3912	יחד עם מודולי בקרת טמפרטורה (ראה להלן)
חומצה הידרוכלורית	פישר
Maleic Anhydride	ACROS	AC125240010
מתנול	Fisher	A412-20
נייר מיקרו חיוני Hydrion pH (1-13 pH)	Fisher	14-850-120
מזרקי Normject Luer Lock (1, 3 ו-10 מ"ל)	VWR	89174-491, 53547-014 ו-53547-010
תא פוטו-ריאקטור	Rayonet	RPR-100
QuadraPure TU (נבלות זרז)	צינורות קוורץ Sigma-Aldrich	655422-5G
	Favricated in-house	D=2 אינץ', L=12.5 אינץ' ו-D=1.5 אינץ', L=10.5 אינץ'
Rotavap	Buchi
SciLog Accu משאבת מדידה דיגיטלית MP- 40	Parker		קיבולת 500 מ"ל
סיליה-פלאש סיליקה לא סדירה, F60	Silicycle	R10030B-25 ק"ג
כסף חנקתי	ACROS	AC197680050
נתרן הידרוקסיד	VWR	BDH9292-2.5 ק"ג
תבנית פלדה	מיוצרת בבית	מידות כוללות של חלל התבנית: אורך 20 מ"מ, רוחב 7 מ"מ ועומק 1 מ"מ; מידות מד: אורך 10 מ"מ, רוחב 3 מ"מ)
לוחות פלדה	מיוצרים בבית	100 מ"מ x 150 מ"מ x 1 מ"מ
עובש טפלון (6 חללים)	מיוצר בבית	מידות החלל הכוללות: אורך 25 מ"מ, רוחב 8.35 מ"מ ועומק 0.8 מ"מ; מידות מד: אורך 5 מ"מ, רוחב 2 מ"מ)
יריעות טפלון (עובי 0.005 אינץ')	McMaster-Carr	8569K61
מודולי בקרת טמפרטורה	Omega	C9000A ו-C9000	° יחידות C (שני מודולים, אחד למעלה ואחד לתחתון)
טריפניל פוספין	TCI	T0519500G
מנורות UV	Rayonet	RPR2537A ו-RPR3000A
משאבת ואקום	Welch Duoseal
Whatman נייר סינון (כיתה 2)	נייר סינון	VWR	09-810F