可視光応答型光触媒としてペリレンを使用した官能ビニルモノマーの原子移動ラジカル重合
April 22nd, 2016
ペリレンを可視光光触媒として用いた官能化ビニルモノマーの原子移動ラジカル重合の方法が記載されています。
この手順の全体的な目標は、原子移動ラジカル重合のための可視光光触媒としてペリレンを使用して、明確に定義されたポリメチルメタクリレートを生成することです。この手順の全体的な目標は、原子移動ラジカル重合のための有機光触媒としてペリレンを使用して、明確に定義されたポリメチルメタクリレートを生成することです。この方法は、有機触媒および光レドックス触媒の分野における重要な質問に答えるのに役立ちます。例えば、遷移金属錯体をペリレンなどの有機色素に置き換えることができるか?
この技術の主な利点は、原子間移動ラジカル重合で一般的に使用される金属触媒を、一般的な有機色素であるペリレンに置き換えることができることです。この手法の視覚的なデモンストレーションは、正確な反応設定が実験の結果に大きな影響を与える可能性があるため、研究グループ間の再現性を確保するために重要です。テキストプロトコルに記載されているようにすべての試薬を調製し、室温に戻します。
使用前にすべての試薬を検査し、変色や固体粒子の形成などの汚染の兆候がないことを確認してください。窒素雰囲気グローブボックスに、100ミリリットルの反応チューブに小さな攪拌棒を入れます。9.5ミリグラムのペリレンを加え、次に4.00ミリリットルのジメチルホルムアミド(DMF)を加えます。
この混合物に、4.00ミリリットルのメタクリル酸メチル、またはMMAを追加します。白色発光ダイオードのストリップで照らされた400ミリリットルのビーカー内の900rpmに設定された攪拌プレートにバイアルを置きます。他の光源からの照明を制限します。
反応を開始するには、ピペットを介して65.6マイクロリットルのエチルα-ブロモフェニル酢酸(EBP)を追加します。一定の照明の下で24時間反応を攪拌します。ベンチトップで、0.70ミリリットルのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を重水素化クロロホルム溶液に分注し、セプタムキャップで密封します。
このバイアルを重合が行われているグローブボックスに入れます。シリンジを使用して、反応混合物の0.20ミリリットルを除去します。シリンジの内容物を、BHTの250ppm溶液と重水素化クロロホルムが入った2ミリリットルのバイアルに注入します。
プランジャーを数回引き戻して押し込み、重合が完全に急冷されるようにします。次に、2ミリリットルのバイアルの内容物をNMR分光管に移します。このサンプルをプロトンNMR分光法で分析し、コンバージョン率を確認します。
分析後、NMR分光法チューブの内容物をきれいな20ミリリットルのシンチレーションバイアルに注ぎます。減圧下で溶媒を蒸発させます。次に、サンプルを1.00ミリリットルのテトラヒドロフランに再溶解します。
サンプルを0.45ミクロンのシリンジフィルターを通してきれいな2ミリリットルのバイアルに送ります。ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)とマルチアングル光散乱を組み合わせてサンプルを分析し、数平均分子量、重量平均分子量、および分散性を決定します。生成物ポリメチルメタクリレートを単離および精製するには、まず、反応混合物の内容物を50倍を超えるメタノールに注ぎ、少なくとも1時間攪拌することにより、重合反応を急冷します。
真空ろ過により、メタノールからポリメチルメタクリレートを単離します。次に、ポリマーをさらに100ミリリットルのメタノールですすいでください。ポリマーをジクロロメタンに再溶解し、これらの手順を2回繰り返します。
窒素雰囲気のグローブボックスに、544ミリグラムのポリメチルメタクリレートマクロイニシエーターを、小さな攪拌子を取り付けた20ミリリットルのシンチレーションバイアルに入れます。次に、シンチレーションバイアルに2.4ミリグラムのペリレンを加え、続いて4.00ミリリットルのジメチルホルムアミドを加えます。バイアルを、白色LEDのストリップで照らされたビーカー内の900rpmに設定された攪拌板に置きます。
他の光源からの照明を制限します。この混合物に、ピペットを介して4.96ミリリットルのスチレンを加え、一定の照明の下で24時間反応を攪拌します。最後に、以前と同様に、ポリメチルメタクリレートブロックポリスチレン製品を分離および精製します。
この技術を用いた官能化ビニルモノマーの重合の代表的な結果を以下に示します。反応パラメータの調整は、重合の結果に大きな影響を与える可能性があります。この図は、ビデオ手順で説明されているように、単離されたポリメチルメタクリレートマクロ開始剤を使用したブロック共重合の結果を示しています。
このように鎖状に伸ばす能力は、原子の移動メカニズムをサポートします。このビデオを見れば、原子間移動ラジカル重合のための可視光光触媒としてペリレンを使用して、明確に定義されたポリマーを製造および単離し、共重合をブロックする方法について十分に理解できるはずです。
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概要
この記事では、ペリレンを可視光光触媒として使用し、官能化ビニルモノマーの原子移動ラジカル重合の方法について説明します。この技術は、有機および光触媒における重要な問題に対処しながら、明確に定義されたポリメチルメタクリレートを生産することを目的としています。
主要な研究要素
科学の分野
- 有機化学
- 高分子科学
- 光触媒
背景
- 原子移動ラジカル重合（ATRP）は、ポリマーを合成するための広く使用されている方法です。
- 従来のATRP方法は、しばしば金属触媒に依存しており、高価で環境に悪影響を及ぼす可能性があります。
- ペリレンは、有機染料であり、金属触媒の潜在的な代替品を提示します。
- この研究は、ATRPにおけるペリレンの光触媒としての使用の実現可能性を探ります。
研究の目的
- ATRPにおけるペリレンの可視光光触媒としての使用を調査すること。
- 有機染料がポリマー合成における遷移金属錯体に取って代わることができるかどうかを決定すること。
- 明確に定義されたポリマーを生産するための再現可能な方法を提供すること。
使用された方法
- プロトコルに従った試薬の調製。
- 重合プロセスにおけるペリレンの光触媒としての使用。
- 再現性を確保するための方法の視覚的実演。
- 結果への影響を評価するための反応設定のモニタリング。
主な結果
- ペリレンは官能化ビニルモノマーの重合を成功裏に触媒します。
- この方法は明確に定義されたポリメチルメタクリレートを生産します。
- 結果の再現性は視覚的実演によって向上します。
- この研究は、光触媒における有機染料の可能性を支持します。
結論
- ペリレンはATRPにおいて金属触媒を効果的に置き換えることができます。
- この方法は、持続可能なポリマー合成の新たな道を開きます。
- さらなる研究により、他の有機染料を光触媒として探索することが奨励されます。
よくある質問
Chapters in this video
0:05
Title
0:58
Photopolymerization of Methyl Methacrylate Using Perylene as the Photocatalyst
2:02
Kinetic Analysis of the Reaction and Isolation and Purification of the Product Polymer
4:33
Chain-extension of an MMA Macroinitiator with Styrene to Produce Poly(MMA)-b-poly(S)
5:42
Results: Polymerization of Methyl Methacrylate and Block Copolymerization from a Methyl Methacrylate Macroinitiator
6:21
Conclusion
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