가시광 광촉매 페 릴렌 사용 관능 비닐 모노머의 원자 이동 라디칼 중합

이 절차의 전반적인 목표는 원자 이동 라디칼 중합(atom transfer radical polymerization)을 위해 페릴렌(perylene)을 가시광선 광촉매로 사용하여 잘 정의된 폴리메틸 메타크릴레이트(polymethyl methacrylate)를 제조하는 것입니다. 이 절차의 전반적인 목표는 원자 이동 라디칼 중합을 위해 페릴렌을 유기 광촉매로 사용하여 잘 정의된 폴리메틸 메타크릴레이트를 제조하는 것입니다. 이 방법은 페릴렌과 같은 유기 염료로 전이 금속 착물을 대체할 수 있는가와 같이 유기 촉매 및 광환원 촉매 분야의 핵심 질문들에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이 기술의 주요 장점은 원자 이동 라디칼 중합에 일반적으로 사용되는 금속 촉매를 일반적인 유기 염료인 페릴렌으로 대체할 수 있다는 점입니다. 정확한 반응 설정이 실험 결과에 상당한 영향을 미칠 수 있으므로, 연구 그룹 간의 재현성을 보장하기 위해서는 이 방법의 시각적 시연이 매우 중요합니다. 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 모든 시약을 준비하고, 실온에 도달하도록 둡니다.

사용 전 모든 시약을 검사하여 변색이나 고체 입자 형성과 같은 오염 징후가 없는지 확인하십시오. 질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 100 milliliter 반응 튜브에 소형 교반 바를 넣습니다. perylene 9.5 milligrams를 첨가한 후, dimethylformamide(DMF) 4.00 milliliters를 첨가하십시오.

이 혼합물에 4.00 milliliters의 methyl methacrylate(MMA)를 첨가합니다. 백색 LED 스트립으로 조명이 제공되는 400 milliliter 비커 내부의 900 rpm으로 설정된 교반기에 바이알을 놓습니다. 다른 광원으로부터의 조명은 제한하십시오.

반응을 시작하려면, 피펫을 사용하여 ethyl alpha-bromophenylacetate(EBP) 65.6 µL를 첨가합니다. 지속적인 조명 하에서 24시간 동안 반응물을 교반합니다. 벤치 탑에서, 중수소화 클로로포름 용액에 녹인 butylated hydroxytoluene(BHT) 0.70 mL를 2 mL 바이알에 분주하고, 셉텀 캡으로 밀봉합니다.

중합 반응이 진행 중인 글로브 박스로 이 바이알을 가져옵니다. 주사기를 사용하여 반응 혼합물 0.20 milliliters를 취합니다. 주사기 내부의 내용물을 BHT 250 ppm 용액과 중수소화 클로로포름이 들어 있는 2 milliliters 바이알에 주입합니다.

중합 반응이 완전히 정지되도록 플런저를 여러 번 당겼다 밀어 넣습니다. 다음으로, 2 mL 바이알의 내용물을 NMR 분광 분석 튜브로 옮깁니다. 이 시료를 proton NMR 분광법으로 분석하여 전환율(%)을 측정합니다.

분석 후, NMR 분광법 튜브의 내용물을 깨끗한 20 milliliter 신틸레이션 바이알에 붓습니다. 감압 하에서 용매를 증발시킵니다. 그 다음, 샘플을 1.00 milliliters의 tetrahydrofuran에 다시 녹입니다.

샘플을 0.45 micron 시린지 필터를 통해 깨끗한 2 mL 바이알에 넣습니다. 다각도 광산란 장치가 결합된 겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 통해 샘플을 분석하여 수평균 분자량, 중량평균 분자량 및 분산도를 결정합니다. 생성물인 폴리메틸메타크릴레이트를 분리 및 정제하려면, 먼저 반응 혼합물의 내용물을 50배 과량의 메탄올에 붓고 최소 1시간 동안 교반하여 중합 반응을 정지시킵니다.

진공 여과를 통해 메탄올로부터 폴리메틸메타크릴레이트를 분리하십시오. 그런 다음, 100 mL의 메탄올을 추가로 사용하여 폴리머를 헹굽니다. 폴리머를 디클로로메탄에 다시 녹인 후 이 단계들을 두 번 더 반복하십시오.

질소 분위기의 글로브 박스 내에서, 20 mL 신틸레이션 바이알에 소형 교반 바와 함께 폴리메틸 메타크릴레이트 거대개시제 544 mg을 넣습니다. 그다음, 신틸레이션 바이알에 페릴렌 2.4 mg을 첨가하고 이어서 디메틸포름아미드 4.00 mL를 넣습니다. 흰색 LED 스트립으로 조명되는 비커 내부의 900 rpm으로 설정된 교반기 위에 바이알을 놓습니다.

다른 광원으로부터의 조명을 제한하십시오. 이 혼합물에 피펫을 사용하여 styrene 4.96 milliliters를 첨가하고, 지속적인 조명 아래에서 24시간 동안 반응물을 교반하십시오. 마지막으로, 이전과 동일한 방법으로 polymethyl methacrylate block polystyrene 생성물을 분리 및 정제하십시오.

여기에는 이 기술을 사용하여 기능화된 비닐 단량체를 중합한 대표적인 결과가 제시되어 있습니다. 반응 매개변수의 조정은 중합 결과에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 이 그림은 비디오 절차에 설명된 대로 분리된 폴리메틸 메타크릴레이트 거대개시제를 사용한 블록 공중합의 결과를 보여줍니다.

이러한 방식으로 사슬을 연장할 수 있다는 점은 원자 이동 메커니즘을 뒷받침합니다. 이 영상을 시청하고 나면, perylene을 가시광 촉매로 사용하는 원자 이동 라디칼 중합을 통해 잘 정의된 고분자와 블록 공중합체를 제조하고 분리하는 방법에 대해 실질적으로 이해하게 될 것입니다.