Name: Zaprojektowany do recyklingu molekularnego: półaromatyczny polimer pochodzenia biologicznego na bazie ligniny (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-11-30T14:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 22 s
Description: Odkryj syntezę półaromatycznych poliestrów pochodzenia biologicznego przeznaczonych do recyklingu molekularnego. Metoda ta demonstruje zamknięty cykl polimeryzacji z zachowaniem właściwości materiału.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy są wdzięczni za wsparcie finansowe od Holenderskiej Organizacji Badań Naukowych (NWO) (grant 023.007.020 przyznany Jackowi van Schijndelowi).

1. Zielona kondensacja aldehydu syringagelowego w kierunku kwasu synapinowego z wodorowęglanem amonu o smole 5 mol%
<ol>
	<li>Dodać kwas malonowy (20,81 g, 200,0 mmol) razem z aldehydem syringowym (36,4 g, 200,0 mmol) do kolby okrągłodennej o pojemności 250 ml. Rozpuścić oba składniki w 20,0 ml octanu etylu i dodać wodorowęglan amonu (790 mg, 10,0 mmol) do kolby. 
	UWAGA: Aby zapewnić pełne zakończenie reakcji kondensacji, wyparka obrotowa może być użyta do destylacji octanu etylu i zagęszczenia mieszaniny reakcyjnej, co daje reakcję bezrozpuszczalnikową.</li>
	<li>Mieszaninę reakcyjną przechowywać przez 2 godziny w temperaturze 90 °C w otwartej kolbie bez mieszania w celu całkowitego przekształcenia w kwas sinapinowy. 
	UWAGA: Podczas tej reakcji obserwuje się kilka zmian morfologicznych. Mieszanina reakcyjna zmienia się z gęstej szarej mieszaniny w rozpuszczoną żółtą mieszaninę w wyniku tworzenia się wody podczas etapu kondensacji reakcji. Po odparowaniu kondensatu mieszanina reakcyjna ponownie krzepnie, co wskazuje na pełną konwersję.</li>
	<li>Podczas przygotowania produktu kwasu synapinowego rozpuścić pozostałość w 100 ml nasyconego wodnego roztworu3-kwasu NaHCO. Przenieść roztwór do zlewki, a następnie zakwasić go do pH 2 przy użyciu 6 M HCl. 
	UWAGA: Podczas dodawania nasyconego wodnego roztworu NaHCO3, surowy produkt rozpuszcza się powoli i wymaga trochę czasu i ręcznego skrobania, aby w pełni się rozpuścił. Po całkowitym rozpuszczeniu i przeniesieniu do zlewki dodaje się kroplami kwaśny roztwór 6 M HCl. Kwas sinapinowy szybko się wytrąci, a uwolnienie gazu CO2 spowoduje pienienie się produktu.</li>
	<li>Oddziel powstałą pozostałość przez filtrację próżniową i przemyj ją wodą demineralizowaną. 
	UWAGA: W tym momencie czystość produktu można przeanalizować za pomocą HPLC. Jeśli produkt wydaje się być zanieczyszczony, należy zastosować kolejny etap oczyszczania (np. rekrystalizację).</li>
	<li>Po rekrystalizacji w mieszaninie woda-etanol (4:1, v/v) oddzielić kryształy przez filtrację próżniową. Wysuszyć pozostałość w temperaturze 60 °C w piecu próżniowym, otrzymując 42,56 g czystego kwasu synapinowego. 
	UWAGA: Czystość kwasu synapinowego mierzy się za pomocą analizy temperatury topnienia i HPLC.</li>
</ol>
2. Uwodornienie kwasu synapinowego w kierunku kwasu dihydrosynapinowego niklem RaneyTM.
<ol>
	<li>Napełnij kolbę o pojemności 450 ml (za pomocą aparatu do uwodornienia) kwasem sinapinowym (33,6 g, 150 mmol). Rozpuścić kwas sinapinowy w 300 ml 2 M roztworu NaOH i dodać 1,5 g zawiesiny niklu (patrz Tabela Materiałów) przed zamontowaniem kolby w aparacie. 
	UWAGA: Kolor mieszaniny reakcyjnej zmienia się pod wpływem dodania roztworu alkalicznego. Kwas sinapinowy będzie żółty w postaci krystalicznej, ale po deprotonacji przez zasadę kolor roztworu zmieni się na czerwony. Dodatek niklu zmieni kolor na.</li>
	<li>Napełnić reaktor ciśnieniem wodoru gazowego pod ciśnieniem trzech barów i mechanicznie wstrząsać reakcją w temperaturze 80 °C przez trzy godziny.</li>
	<li>Schłodzić reaktor do temperatury pokojowej i powoli rozhermetyzować. Odzyskaj większość katalizatora niklowego za pomocą magnesu, a następnie przefiltruj roztwór pod zmniejszonym ciśnieniem. 
	UWAGA: Mieszanina reakcyjna powinna zmienić kolor z czerwonego na zielony, widoczny po filtracji. Zauważalna zmiana koloru wynika z tego, że układ sprzężony jest przerywany przez uwodornienie wiązania podwójnego.</li>
	<li>Zakwasić roztwór 4 M roztworem HCl do pH 2. Następnie wykonaj ekstrakcję octanem etylu (4 razy 50 ml). Usunąć rozpuszczalnik pod zmniejszonym ciśnieniem po wysuszeniu powyżejMgSO4. Wysuszyć stały produkt kwasu dihydrosynapinowego w temperaturze 60 °C w piecu próżniowym. 
	UWAGA: Teoretycznie reakcję polikondensacji można przetworzyć na kwasie dihydrozynapinowym, ale istnieją pewne praktyczne wady. Ze względu na budowę molekularną kwas dihydrozynapinowy sublimuje powyżej temperatury topnienia. Można przeprowadzić reakcję acetylacji, aby zapobiec sublimacji i zwiększyć reaktywność.</li>
</ol>
3. Acetylacja kwasu dihydrosynapinowego w kierunku acetylowanych monomerów i oligomerów (prepolimer).
<ol>
	<li>Dodać kwas dihydrozynapinowy (22,6 g, 100 mmol) do kolby okrągłodennej o pojemności 250 ml, a następnie bezwodnik octowy (14,2 ml, 150 mmol) i octan sodu (0,82 g, 10 mmol). 
	UWAGA: Kwas dihydrozynapinowy nie rozpuszcza się całkowicie w bezwodniku octowym w temperaturze pokojowej.</li>
	<li>Podgrzać roztwór do temperatury 90 °C, mieszając przez jedną godzinę w celu całkowitego przekształcenia kwasu dihydrozynapinowego w kwas 4-acetoksy-dihydrosynapinowy i jego acetylowane oligomery. 
	UWAGA: Wszystkie produkty pozostają rozpuszczone w bezwodniku octowym. Aby zwiększyć całkowite wytrącanie kwasu 4-acetoksy-dihydrozynapinowego, w następnym kroku dodaj niewielką ilość rozpuszczalnika rozpuszczalnego w wodzie.</li>
	<li>Rozpuścić ciało stałe w 25 ml acetonu, wytrącić (rozpuszczalnik-bezrozpuszczalnik) w 250 ml 0,1 M HCl, energicznie mieszając i przefiltrować pod próżnią. 
	UWAGA: Najlepszy wynik to całkowicie wytrącone białe, lepkie ciało stałe. Jeśli roztwór produktu zostanie dodany do roztworu HCl zbyt szybko, produkt pozostaje w postaci brązowej cieczy na dnie kwaśnego roztworu. W takiej sytuacji należy wyekstrahować cały roztwór produktu octanem etylu (4 razy 50 ml). Po wysuszeniu powyżejMgSO4 usunąć octan etylu pod zmniejszonym ciśnieniem. Produktem jest kwas 4-acetoksy-dihydrozynapinowy i prepolimer.</li>
</ol>
4. Polimeryzacja acetylowanych monomerów i oligomerów.
<ol>
	<li>Dodać monomery, kwas 4-acetoksy-dihydrozynapinowy (20,8 g, 100 mmol) i prepolimer do kolby okrągłodennej o pojemności 100 ml i dodać drobno sproszkowany NaOH (400 mg, 10,0 mmol). Podgrzewać mieszaninę reakcyjną przez trzy godziny w temperaturze ustalonej 140 °C w otwartej kolbie, mieszając z prędkością 100 obr./min. 
	UWAGA: Podczas tej reakcji woda i kwas octowy skraplają się z otwartej kolby. pH pary można zmierzyć, aby potwierdzić kondensację kwasu octowego. Morfologia produktu reakcji zmienia się ze stanu stopionego na zwarty, jasnobrązowy produkt. Układ jest poddawany przepływowi azotu, aby ułatwić parowanie kondensatu i zapobiec utlenianiu. Takie reakcje są zwykle mieszane za pomocą mieszadła mechanicznego ze względu na wysoką lepkość mieszaniny. Jednak użycie mieszadła magnetycznego jest wystarczające, a różnica jest znikoma w tej skali.</li>
	<li>Uruchomić polimeryzację wspomaganą rozpuszczalnikiem, dodając octan(II) (180 mg, 1 mmol) i 25,0 ml 1,2-ksylenu do kolby. Podnieś ustawioną temperaturę do 160 °C. 
	UWAGA: Podnieś ustawioną temperaturę do 160 °C, aby zapewnić refluks 1,2-ksylenu i pełną reaktywność polimeryzacji. Temperatura samej reakcji utrzymuje się na poziomie 144 °C ze względu na temperaturę wrzenia 1,2-ksylenu.</li>
	<li>Mieszaninę należy przepłukać chłodnicą zwrotną w temperaturze 144 °C przez trzy godziny, stale usuwając wodę i kwas octowy za pomocą głowicy Deana-Starka. 
	UWAGA: Po dodaniu 1,2-ksylenu i podgrzaniu kolby reakcyjnej do wymaganej temperatury, odczynniki tworzą brązową zawiesinę o niższej lepkości. Zakłada się, że ta niższa lepkość korzystnie wpływa na ruchliwość grup końcowych polimeru, sprzyjając reaktywności.</li>
	<li>Schłodzić mieszaninę reakcyjną i usunąć 1,2-ksylen, stosując podciśnienie (<10 mbar). 
	UWAGA: Mieszanina reakcyjna zestala się podczas odparowywania rozpuszczalnika i zamienia się w ciało stałe o barwie białawej.</li>
	<li>Podnieś temperaturę do 240 °C podczas końcowego etapu polimeryzacji i zastosuj wysoką próżnię <1 mbar przez trzydzieści minut. 
	UWAGA: Na tym etapie odparowuje tylko niewielka ilość kondensatu, ponieważ tylko niewielka ilość kondensatu jest potrzebna do znacznego zwiększenia długości łańcucha na tym etapie polimeryzacji.</li>
	<li>Schłodzić polimer poly-S do temperatury pokojowej i przemyć metanolem w celu wyeliminowania kwasu 4-acetoksy-dihydrosynapinowego i prepolimerów. Otrzymany produkt jest jasnobrązową substancją stałą. 
	UWAGA: Po zakończeniu procesu długość łańcucha i właściwości termiczne poliestru są badane przez GPC i DSC.</li>
</ol>
5. Reprezentatywna procedura depolimeryzacji poli-S w 1 M NaOH:
<ol>
	<li>Drobno zmielić i przesiać poli-S na cząstki mniejsze niż 180 μm, aby zmierzyć degradację hydrolityczną. 
	UWAGA: Aby zmielić cząstki do wymaganego rozmiaru, użyj moździerza i tłuczka z ciekłym azotem chłodzonym poly-S, a następnie wykonaj etap przesiewania mechanicznego.</li>
	<li>Załadować kilka probówek 20 mg poli-S i dodać 1,0 ml 1 M roztworu NaOH. Inkubować probówki w trzech różnych temperaturach (RT, 50 i 80 °C), z mieszaniem 500 obr./min przy użyciu wytrząsarki inkubatora w kontrolowanym środowisku. 
	UWAGA: Do tej reakcji użyj bloku grzewczego/wytrząsarki z wieloma wejściami, aby upewnić się, że wszystkie reakcje zachodzą dokładnie w tych samych warunkach (termicznych).</li>
	<li>Neutralizować probówkę w regularnych odstępach czasu za pomocą 1,0 ml 0,5 M H2SO4 i dodać 2,0 ml metanolu po schłodzeniu. 
	UWAGA: Stosuje się niewielkie ilości poli-S i tylko 1,0 ml 1 M NaOH, ponieważ te stężenia mogą, po dodaniu metanolu, być bezpośrednio wstrzykiwane do HPLC i nie wymagają dalszego rozcieńczania.</li>
	<li>Przefiltrować wszystkie próbki za pomocą filtrów strzykawkowych z PTFE 0,45 μm i wstrzyknąć (20 μl) do HPLC za pomocą automatycznego podajnika próbek. Monitorować absorbancję przy λ = 254 nm i obliczyć stężenia na podstawie krzywej kalibracyjnej znanych roztworów wzorcowych kwasu dihydrozynapinowego. 
	UWAGA: Roztwory wzorcowe krzywej kalibracyjnej powinny być wykonane w tej samej mieszaninie rozpuszczalników, co obróbka po depolimeryzacji.</li>
</ol>

<ol><li>Rahimi, A., García, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chemical+recycling+of+waste+plastics+for+new+materials+production%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Chemical recycling of waste plastics for new materials production.</a> Nature Reviews Chemistry. 1 (6), 41570(2017).</li>
<li>Sardon, H., Dove, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Plastics+recycling+with+a+difference%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Plastics recycling with a difference.</a> Science. 360 (6387), 380-381 (2018).</li>
<li>Jones, G. O., Yuen, A., Wojtecki, R. J., Hedrick, J. L., García, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Computational+and+experimental+investigations+of+one-step+conversion+of+poly%28carbonate%29s+into+value-added+poly%28aryl+ether+sulfone%29s%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Computational and experimental investigations of one-step conversion of poly(carbonate)s into value-added poly(aryl ether sulfone)s.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 113 (28), 7722-7726 (2016).</li>
<li>García, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recyclable%2C+Strong+Thermosets+and+Organogels+via+Paraformaldehyde+Condensation+with+Diamines%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Recyclable, Strong Thermosets and Organogels via Paraformaldehyde Condensation with Diamines.</a> Science. 344 (6185), 1251484(2014).</li>
<li>Brutman, J. P., De Hoe, G. X., Schneiderman, D. K., Le, T. N., Hillmyer, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Renewable%2C+Degradable%2C+Chemically+Recyclable+Cross-Linked+Elastomers%5BTitle%5D)+AND+%22Industrial+%26+Engineering+Chemistry+Research%22%5BJournal%5D)">Renewable, Degradable, Chemically Recyclable Cross-Linked Elastomers.</a> Industrial & Engineering Chemistry Research. 55 (42), 11097-11106 (2016).</li>
<li>Hong, M., Chen, E. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Completely+recyclable+biopolymers+with+linear+and+cyclic+topologies+via+ring-opening+polymerization+of+%CE%B3-butyrolactone%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Completely recyclable biopolymers with linear and cyclic topologies via ring-opening polymerization of γ-butyrolactone.</a> Nature Chemistry. 8 (1), 42-49 (2016).</li>
<li>Lochab, B., Shukla, S., Varma, I. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Naturally+occurring+phenolic+sources%3A+monomers+and+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22RSC+Advances%22%5BJournal%5D)">Naturally occurring phenolic sources: monomers and polymers.</a> RSC Advances. 4 (42), 21712(2014).</li>
<li>Fache, M., Boutevin, B., Caillol, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vanillin%2C+a+key-intermediate+of+biobased+polymers%5BTitle%5D)+AND+%22European+Polymer+Journal%22%5BJournal%5D)">Vanillin, a key-intermediate of biobased polymers.</a> European Polymer Journal. 68, 488-502 (2015).</li>
<li>Pinto, P. C. R., Costa, C. E., Rodrigues, A. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxidation+of+Lignin+from+Eucalyptus+globulus+Pulping+Liquors+to+Produce+Syringaldehyde+and+Vanillin%5BTitle%5D)+AND+%22Industrial+%26+Engineering+Chemistry+Research%22%5BJournal%5D)">Oxidation of Lignin from Eucalyptus globulus Pulping Liquors to Produce Syringaldehyde and Vanillin.</a> Industrial & Engineering Chemistry Research. 52 (12), 4421-4428 (2013).</li>
<li>Llevot, A., Grau, E., Carlotti, S., Grelier, S., Cramail, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((From+Lignin-derived+Aromatic+Compounds+to+Novel+Biobased+Polymers%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecular+Rapid+Communications%22%5BJournal%5D)">From Lignin-derived Aromatic Compounds to Novel Biobased Polymers.</a> Macromolecular Rapid Communications. 37 (1), (2016).</li>
<li>Hernández, N., Williams, R. C., Cochran, E. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+battle+for+the+%22green%22+polymer.+Different+approaches+for+biopolymer+synthesis%3A+bioadvantaged+vs.+bioreplacement%5BTitle%5D)+AND+%22Organic+%26+Biomolecular+Chemistry%22%5BJournal%5D)">The battle for the "green" polymer. Different approaches for biopolymer synthesis: bioadvantaged vs. bioreplacement.</a> Organic & Biomolecular Chemistry. 12 (18), 2834-2849 (2014).</li>
<li>Kricheldorf, H. R., Stukenbrock, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+polymer+syntheses+85.+Telechelic%2C+star-shaped+and+hyperbranched+polyesters+of+%CE%B2-%284-hydroxyphenyl%29+propionic+acid%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">New polymer syntheses 85. Telechelic, star-shaped and hyperbranched polyesters of β-(4-hydroxyphenyl) propionic acid.</a> Polymer. 38 (13), 3373-3383 (1997).</li>
<li>Gilding, D. K., Reed, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biodegradable+polymers+for+use+in+surgery-poly%28ethylene+oxide%29+poly%28ethylene+terephthalate%29+%28PEO%2FPET%29+copolymers%3A+1%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Biodegradable polymers for use in surgery-poly(ethylene oxide) poly(ethylene terephthalate) (PEO/PET) copolymers: 1.</a> Polymer. 20 (12), 1454-1458 (1979).</li>
<li>Jiang, Y., Loos, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enzymatic+Synthesis+of+Biobased+Polyesters+and+Polyamides%5BTitle%5D)+AND+%22Polymers%22%5BJournal%5D)">Enzymatic Synthesis of Biobased Polyesters and Polyamides.</a> Polymers. 8 (7), 243(2016).</li>
<li>Kricheldorf, H. R., Stukenbrock, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+polymer+syntheses%2C+92.+Biodegradable%2C+thermotropic+copolyesters+derived+from+%CE%B2-%284-hydroxyphenyl%29propionic+acid%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecular+Chemistry+and+Physics%22%5BJournal%5D)">New polymer syntheses, 92. Biodegradable, thermotropic copolyesters derived from β-(4-hydroxyphenyl)propionic acid.</a> Macromolecular Chemistry and Physics. 198 (11), 3753-3767 (1997).</li>
<li>Kreye, O., Oelmann, S., Meier, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Renewable+Aromatic-Aliphatic+Copolyesters+Derived+from+Rapeseed%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecular+Chemistry+and+Physics%22%5BJournal%5D)">Renewable Aromatic-Aliphatic Copolyesters Derived from Rapeseed.</a> Macromolecular Chemistry and Physics. 214 (13), 1452-1464 (2013).</li>
<li>Mialon, L., Pemba, A. G., Miller, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biorenewable+polyethylene+terephthalate+mimics+derived+from+lignin+and+acetic+acid%5BTitle%5D)+AND+%22Green+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Biorenewable polyethylene terephthalate mimics derived from lignin and acetic acid.</a> Green Chemistry. 12 (10), 1704(2010).</li>
<li>Nguyen, H. T. H., Reis, M. H., Qi, P., Miller, S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polyethylene+ferulate+%28PEF%29+and+congeners%3A+polystyrene+mimics+derived+from+biorenewable+aromatics%5BTitle%5D)+AND+%22Green+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Polyethylene ferulate (PEF) and congeners: polystyrene mimics derived from biorenewable aromatics.</a> Green Chemistry. 17 (9), 4512-4517 (2015).</li>
<li>van Schijndel, J., Canalle, L. A., Molendijk, D., Meuldijk, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Green+Knoevenagel+Condensation%3A+Solvent-free+Condensation+of+Benzaldehydes%5BTitle%5D)+AND+%22Green+Chemistry+Letters+and+Reviews%22%5BJournal%5D)">The Green Knoevenagel Condensation: Solvent-free Condensation of Benzaldehydes.</a> Green Chemistry Letters and Reviews. 10 (4), 404-411 (2017).</li>
<li>van Schijndel, J., Molendijk, D., Spakman, H., Knaven, E., Canalle, L. A., Meuldijk, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanistic+considerations+and+characterization+of+ammonia-based+catalytic+active+intermediates+of+the+Green+Knoevenagel+reaction+of+various+benzaldehydes%5BTitle%5D)+AND+%22Green+Chemistry+Letters+and+Reviews%22%5BJournal%5D)">Mechanistic considerations and characterization of ammonia-based catalytic active intermediates of the Green Knoevenagel reaction of various benzaldehydes.</a> Green Chemistry Letters and Reviews. 12 (3), 323-331 (2019).</li>
<li>Sheldon, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fundamentals+of+green+chemistry%3A+efficiency+in+reaction+design%5BTitle%5D)+AND+%22Chemical+Society+Reviews%22%5BJournal%5D)">Fundamentals of green chemistry: efficiency in reaction design.</a> Chemical Society Reviews. 41 (4), 1437-1451 (2012).</li>
<li>van Schijndel, J., Molendijk, D., Canalle, L. A., Rump, E. T., Meuldijk, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Temperature+Dependent+Green+Synthesis+of+3-Carboxycoumarins+and+3%2C4-unsubstituted+Coumarins%5BTitle%5D)+AND+%22Current+Organic+Synthesis%22%5BJournal%5D)">Temperature Dependent Green Synthesis of 3-Carboxycoumarins and 3,4-unsubstituted Coumarins.</a> Current Organic Synthesis. 16 (1), 130-135 (2019).</li>
<li>Bloom, M. E., Vicentin, J., Honeycutt, D. S., Marsico, J. M., Geraci, T. S., Miri, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Highly+renewable%2C+thermoplastic+tetrapolyesters+based+on+hydroquinone%2C+p-hydroxybenzoic+acid+or+its+derivatives%2C+phloretic+acid%2C+and+dodecanedioic+acid%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Polymer+Science+Part+A%3A+Polymer+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Highly renewable, thermoplastic tetrapolyesters based on hydroquinone, p-hydroxybenzoic acid or its derivatives, phloretic acid, and dodecanedioic acid.</a> Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry. 56 (14), 1498-1507 (2018).</li>
<li>Padias, A. B., Hall, H. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanism+Studies+of+LCP+Synthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Polymers%22%5BJournal%5D)">Mechanism Studies of LCP Synthesis.</a> Polymers. 3 (2), 833-845 (2011).</li>
<li>Moon, S., Lee, C., Taniguchi, I., Miyamoto, M., Kimura, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Melt%2Fsolid+polycondensation+of+l-lactic+acid%3A+an+alternative+route+to+poly%28l-lactic+acid%29+with+high+molecular+weight%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Melt/solid polycondensation of l-lactic acid: an alternative route to poly(l-lactic acid) with high molecular weight.</a> Polymer. 42 (11), 5059-5062 (2001).</li>
<li>Wellen, R. M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+polystyrene+on+poly%28ethylene+terephthalate%29+crystallization%5BTitle%5D)+AND+%22Materials+Research%22%5BJournal%5D)">Effect of polystyrene on poly(ethylene terephthalate) crystallization.</a> Materials Research. 17 (6), 1620-1627 (2014).</li>
<li>Kricheldorf, H. R., Conradi, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+polymer+syntheses+16.+LC-copolyesters+of+3-%284-hydroxyphenyl%29+propionic+acid+and+4-hydroxy+benzoic+acids%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Polymer+Science+Part+A%3A+Polymer+Chemistry%22%5BJournal%5D)">New polymer syntheses 16. LC-copolyesters of 3-(4-hydroxyphenyl) propionic acid and 4-hydroxy benzoic acids.</a> Journal of Polymer Science Part A: Polymer Chemistry. 25 (2), 489-504 (1987).</li>
<li>Chen, Y., Tan, L., Chen, L., Yang, Y., Wang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Study+on+biodegradable+aromatic%2Faliphatic+copolyesters%5BTitle%5D)+AND+%22Brazilian+Journal+of+Chemical+Engineering%22%5BJournal%5D)">Study on biodegradable aromatic/aliphatic copolyesters.</a> Brazilian Journal of Chemical Engineering. 25 (2), 321-335 (2008).</li>
<li>Han, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Change+in+Mechanism+from+Acidolysis+to+Phenolysis+in+the+Bulk+Copolymerization+of+4-Acetoxybenzoic+Acid+and+6-Acetoxy-2-naphthoic+Acid%5BTitle%5D)+AND+%22Macromolecules%22%5BJournal%5D)">A Change in Mechanism from Acidolysis to Phenolysis in the Bulk Copolymerization of 4-Acetoxybenzoic Acid and 6-Acetoxy-2-naphthoic Acid.</a> Macromolecules. 29 (26), 8313-8320 (1996).</li>
<li>Lu, X. F., Hay, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Isothermal+crystallization+kinetics+and+melting+behaviour+of+poly%28ethylene+terephthalate%29%5BTitle%5D)+AND+%22Polymer%22%5BJournal%5D)">Isothermal crystallization kinetics and melting behaviour of poly(ethylene terephthalate).</a> Polymer. 42 (23), 9423-9431 (2001).</li>
<li>Sánchez, M. E., Morán, A., Escapa, A., Calvo, L. F., Martínez, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Simultaneous+thermogravimetric+and+mass+spectrometric+analysis+of+the+pyrolysis+of+municipal+solid+wastes+and+polyethylene+terephthalate%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Thermal+Analysis+and+Calorimetry%22%5BJournal%5D)">Simultaneous thermogravimetric and mass spectrometric analysis of the pyrolysis of municipal solid wastes and polyethylene terephthalate.</a> Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 90 (1), 209-215 (2007).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Gdy kwas dihydrozynapinowy został podgrzany w naczyniu reakcyjnym, nastąpiła sublimacja materiału wyjściowego, a efekt ten został wzmocniony po zastosowaniu próżni. Acetylację przeprowadzono na kwasie dihydrosynapinowym, aby uniknąć sublimacji. Kricheldorf i wsp.12,27 uznali, że zachodzi nie tylko acetylacja, ale także di- i oligomeryzacja. Jednak te estryfikowane monomery i oligomery nie sublimują już i nadają się jako monomery do polikondensacji stopionej<sup c...

W przeciwieństwie do spalania odpadów polimerowych, recykling chemiczny oferuje możliwość odzyskania monomerów. Recykling chemiczny jest logicznym wyborem pod koniec technicznego okresu użytkowania materiałów polimerowych, ponieważ te materiały polimerowe są produkowane chemicznie1. Istnieją dwa sposoby chemicznego recyklingu materiału polimerowego, piroliza i recykling molekularny2. Dzięki pirolizie materiał polimerowy jest przekształcany w produkty o wyższej wartości przy użyciu ekstremalnych warunków3,4. Recykling molekularny jest skuteczną metodą odzyskiwania materiałów wyjściowych za pomocą depolimeryzacji. Po depolimeryzacji jednostki monomeryczne mogą być repolimeryzowane do pierwotnych materiałów polimerowych5. Brakuje odpowiednich monomerów do zastosowania recyklingu molekularnego na większą skalę. Obecny problem z tworzywami sztucznymi dyktuje, że społeczeństwo wymaga wytrzymałych i wytrzymałych materiałów polimerowych. Jednocześnie preferowane jest również, aby te same materiały polimerowe łatwo poddawały się recyklingowi i nie przetrwały w środowisku. Obecne materiały polimerowe o dobrych właściwościach termicznych i mechanicznych nie ulegają łatwej depolimeryzacji6.
Lignina, powszechnie występująca w roślinach naczyniowych, odpowiada za 30% naturalnej zawartości węgla na świecie i jest drugim najpowszechniejszym biopolimerem po celulozie. Lignina ma złożoną strukturę amorficzną i wydaje się być odpowiednią alternatywą dla zastąpienia związków aromatycznych ekstrahowanych z materiałów kopalnych. Trójwymiarowa struktura ligniny zapewnia drewnu wytrzymałość i sztywność, a także odporność na degradację. Z chemicznego punktu widzenia lignina jest bardzo złożonym polifenolowym środkiem termoutwardzalnym. Składa się z różnego składu trzech różnych metoksylowanych struktur fenylopropanu. Syringyl, gwajakyl i p-hydroksyfenyl (często skracane odpowiednio jako S, G i H) pochodzą od monolignoli alkoholu synapylowego, alkoholu koniferylowego i alkoholu p-kumarylu7. Rozkład tych jednostek różni się w zależności od rodzaju biomasy, na przykład drewno iglaste składa się głównie z jednostek gwajakylowych, a drewno liściaste z jednostek gwajakylowych i syringylowych8,9. Odnawialne źródła naturalne, takie jak drzewa i rośliny, są pożądane do produkcji przeprojektowanych monomerów dla innowacyjnych materiałów polimerowych10. Te monomery, wyizolowane i zsyntetyzowane z naturalnych źródeł, są polimeryzowane do tak zwanych polimerów pochodzenia biologicznego11.
Aromatyczne kwasy karboksylowe są o kilka rzędów wielkości mniej elektrofilowe niż równoważne alifatyczne kwasy karboksylowe z przyczyn elektronicznych12. Różne komercyjne poliestry wykorzystują aromatyczne kwasy karboksylowe zamiast alifatycznych kwasów karboksylowych. W rezultacie włókna w tekstyliach poliestrowych wykonanych z włókien poli(tereftalanu etylenu) (PET) są prawie niewrażliwe na hydrolizę podczas prania lub na przykład rain13. Gdy pożądany jest recykling molekularny poliestrów, zaleca się stosowanie estrów alifatycznych w procesie tworzenia polimeru.
Z wymienionych powodów, zbadaliśmy możliwości wytwarzania poliestrów z kwasów 4-hydroksy-3,5-dimetoksy-dihydrocynamonowych14. Wcześniejsze badania przeprowadzone przez Kricheldorf15, Meier16 i Miller17,18 pokazują, że budowanie polimerów przy użyciu kwasu 4-hydroksy-3,5-dimetoksy-dihydrocynamonowego jest trudne. Dekarboksylacja i sieciowanie utrudniały polimeryzację, a tym samym ograniczały powodzenie tych syntez. Również mechanizm polikondensacji pozostawał niejasny. W prezentowanej pracy opisano warunki, w których poliester poli(kwas dihydrozynapinowy) może być syntetyzowany regularnie i z wysoką wydajnością, torując tym samym drogę do stosowania poliestrów półaromatycznych, które podlegają recyklingowi molekularnemu.
Opracowaliśmy ekologiczny i skuteczny sposób syntezy kwasu synapinowego za pomocą reakcji kondensacji pomiędzy aldehydem syringowym a kwasem malonowym19,20. Po tym Green Knoevenagel uwodornienie wytwarza kwas dihydrosynapinowy, który nadaje się do odwracalnej polikondensacji. Niniejsza publikacja przedstawia syntetyczne etapy powstawania polimeru poli(kwasu dihydrozynapinowego) nadającego się do recyklingu molekularnego, odnoszącego się do jednostek zasadowych ligniny, zwanych poli-S. Po przeanalizowaniu materiału polimerowego, poli-S jest depolimeryzowany do monomeru kwasu dihydrosynapinowego w stosunkowo sprzyjających warunkach i repolimeryzowany w kółko.

<table><tbody><tr><td><silny>Reakcja 1: Zielona kondensacja Knoevenagel< / silny></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Wodorowęglan amonu</td><td>Sigma Aldrich</td> <td>>99%</td><td></td></tr> <tr><td>Boom</td> etanolowy <td>Klasa</td><td></td><td>techniczna</td></tr><tr><td>Octan etylu</td><td>Macron</td><td>99,8%</td><td></td></tr> <tr><td>Kwas solny</td><td>Boom</td><td>37%</td><td></td></tr> <tr><td>Kwas malonowy</td><td>Sigma Aldrich</td><td>99%</td><td>używany w takiej postaci>w jakiej otrzymanoWodorowęglan</td></tr><tr><td>sodu</td> <td>></td><td></td><td>Macron</td></tr> 99%suszony Raney&handel&trade; Sigma Aldrich w handlu <tr><td></td><td>Sigma Aldrich</td><td>98%</td><td>używany w stanie otrzymanym</td></tr><tr><td><silny>Reakcja 2: Uwodornienie<</td><td></td><td></td><td></td>/silnysiarczan</tr> <tr><td>magnezu</td><td>Macron</td><td>99%</td><td>suszony</td></tr><tr><td>Raney&trade; nikiel</td><td>Sigma Aldrich</td><td>>89%</td><td></td></tr><tr><td>Wodorotlenek sodu</td><td>Boom</td><td>Klasa techniczna</td><td>rozpuszczona</td></tr><tr><td><silna>Reakcja 3: Acetylacja< / silny></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>bezwodnik octowy</td><td>Macron</td><td>>98%</td><td></td></tr><tr><td>Aceton</td><td>Macron</td><td>>99,5%</td><td></td></tr><tr><td>Octan sodu</td><td>Sigma Aldrich</td><td>>99%</td><td></td></tr><tr><td>Reakcja 4A: Polimeryzacja</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1,2-ksylen</td><td>Macron</td><td>>98%</td><td></td></tr><tr><td>Wodorotlenek sodu</td><td>Boom</td><td>Czysty technicznie</td><td>drobno sproszkowany</td></tr><tr><td>octan(II)</td><td>Sigma Aldrich</td><td>99,99%</td><td></td></tr><tr><td>Reakcja 4B: Depolimeryzacja</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Sodium wodorotlenek</td><td>Wysięgnik</td><td>Techniczny</td><td>rozpuszczony</td></tr><tr><td>kwas siarkowy</td><td>Macron</td><td>100%</td><td></td></tr><tr><td>Analysis</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>CDCl3</td><td>Cambride Isotope Laboratories, Inc.</td><td>99,5%</td><td></td></tr> <tr><td>CF3COOD</td><td>Cambride Isotope Laboratories, Inc.</td><td>98%</td><td></td></tr><tr><td>Dimetyloformamid</td><td>Macron</td><td>>99,9%</td><td></td></tr><tr><td>Heksafluoro-2-propanol</td><td>TCI Chemicals</td><td>>99%</td><td></td></tr><tr><td>Metanol</td><td>Macron</td><td>>99,8%</td><td></td></tr><tr><td>Tetrahydrofuran</td><td>Macron</td><td>>99,9%</td><td></td></tr></tbody></table>

zaprojektowany do recyklingu molekularnego: półaromatyczny polimer pochodzenia biologicznego na bazie ligniny

Designed for Molecular Recycling: A Lignin-Derived Semi-aromatic Biobased Polymer

Rozwój chemicznie nadających się do recyklingu biopolimerów oferuje możliwości w dążeniu do gospodarki o obiegu zamkniętym. Biopolimery nadające się do recyklingu chemicznego stanowią pozytywny wysiłek w celu rozwiązania problemu materiałów polimerowych w fazie utylizacji po fazie użytkowania. W niniejszej pracy opisano i zwizualizowano produkcję półaromatycznych poliestrów pochodzenia biologicznego, które można ekstrahować wyłącznie z biomasy, takiej jak lignina. Polimer poly-S opisany w tym artykule ma właściwości termiczne podobne do niektórych powszechnie stosowanych tworzyw sztucznych, takich jak PET. Opracowaliśmy reakcję Green Knoevenagel, która może wydajnie wytwarzać monomery z aldehydów aromatycznych i kwasu malonowego. Udowodniono, że reakcja ta jest skalowalna i ma wyjątkowo niski obliczony współczynnik E. Te poliestry, których punktem wyjścia są ligno-fitochemikalia, wykazują wydajny recykling molekularny przy minimalnych stratach. Jako przykład tych półaromatycznych poliestrów przedstawiono poli(kwas dihydrozynapinowy) poliestrowy (poli-S), opisano polimeryzację, depolimeryzację i repolimeryzację.

Kwas sinapinowy został zsyntetyzowany z wysoką czystością i wysoką wydajnością (&gt; 95%) z syringaldehydu przy użyciu zielonej kondensacji Knoevenagela. (Informacje uzupełniające: Rysunek S1) Współczynnik E (E-factor) jest wskaźnikiem ilości generowanych odpadów, gdzie wyższa wartość oznacza większą ilość odpadów. Współczynnik E oblicza się, odejmując masę pożądanego produktu końcowego od całkowitej masy substratów i dzieląc wynik przez masę produktu końcowego. Ta zielona kondensacja Knoevenagela posiad...

Przykład podejścia opartego na zamkniętej pętli w kierunku gospodarki materiałowej o obiegu zamkniętym jest opisany tutaj. Przedstawiono cały zrównoważony cykl, w którym półaromatyczne poliestry pochodzenia biologicznego są projektowane poprzez polimeryzację, depolimeryzację, a następnie repolimeryzację z niewielkimi zmianami w ich wydajności lub właściwościach końcowych.

Zaprojektowany do recyklingu molekularnego: półaromatyczny polimer pochodzenia biologicznego na bazie ligniny

The development of chemically recyclable biopolymers offers opportunities within the pursuit of a circular economy. Chemically recyclable biopolymers make ...

Synteza opisana w tym artykule zapewnia sposób wytwarzania nowego materiału polimerowego zaprojektowanego specjalnie do recyklingu molekularnego, który jest sposobem recyklingu chemicznego. Depolaryzacja i repolaryzacja obcego materiału poli-S tworzy w pełni zrównoważony cykl, który jest dowodem słuszności koncepcji dla przyszłości polimerów. Na świecie gromadzą się odpady polimerowe.Na przykład w oceanie, jako plastikowa zupa, której można zapobiec, wprowadzając polimery nadające się do recyklingu molekularnego. Prezentowany polimer jest przykładem materiału polimerowego przeznaczonego do recyklingu molekularnego. Naszym zdaniem powinno to zostać zaimplementowane w innych materiałach, aby zapobiec akumulacji w naturze.Zielona reakcja Knoevenagel i jej kolejne etapy zostały zaprojektowane dla i przez naszych studentów. Tak więc pewna solidność jest już zaimplementowana w tych krokach reakcji. Pandemia COVID-19 stwarza sytuację, w której nauka online staje się ważniejsza niż kiedykolwiek.Wizualizacja tych eksperymentów pomaga nam i innym pogłębić praktyczną edukację chemiczną. Zacznij od dodania 20,81 grama kwasu malonowego i 36,4 grama aldehydu syringowego do kolby okrągłodennej o pojemności 215 mililitrów. Rozpuścić oba składniki w 20 mililitrach octanu etylu i dodać do kolby 719 miligramów wodorowęglanu amonu.Wymieszać i destylować rozpuszczalnik w łaźni wodnej. Mieszaninę reakcyjną należy przechowywać w temperaturze 90 stopni Celsjusza przez dwie godziny w otwartej kolbie bez mieszania w celu całkowitej konwersji do kwasu synapinowego. Podczas przetwarzania produktu kwasu synapinowego rozpuść pozostałość w 100 mililitrach nasyconego wodnego roztworu wodorowęglanu sodu, a następnie przenieś roztwór do zlewki i zakwasz go do pH dwa.Za pomocą sześciomolowego chlorowodoru oddziel powstałą pozostałość przez filtrację próżniową i przemyj ją wodą zdemineralizowaną. Naładuj kolbę o pojemności 450 mililitrów 33,6 grama kwasu synapinowego. Rozpuść kwas sinapinowy w 300 mililitrach dwumolowego roztworu wodorotlenku sodu i dodaj 1,5 grama zawiesiny niklu przed zamontowaniem kolby dla operatorów.Napełnij reaktor ciśnieniem wodoru gazowego pod ciśnieniem trzech barów i mechanicznie wytrząsaj reakcję w temperaturze 80 stopni Celsjusza przez trzy godziny. Schłodzić reaktor do temperatury pokojowej i powoli obniżać ciśnienie. Odzyskaj większość katalizatora niklowego za pomocą magnesu, a następnie przefiltruj roztwór.Zakwasić roztwór czteromolowym roztworem chlorowodoru do pH dwóch, a następnie przeprowadzić ekstrakcję octanem etylu. Usunąć rozpuszczalnik pod zmniejszonym ciśnieniem po wysuszeniu nad siarczanem magnezu i wysuszyć kwas dihydrozynapinowy w temperaturze 60 stopni Celsjusza w piecu próżniowym. Dodaj 22,6 grama kwasu dihydrosynapinowego do kolby okrągłodennej o pojemności 250 mililitrów.Następnie 14,2 mililitra bezwodnika octowego i 0,82 grama octanu sodu. Podgrzej roztwór do 90 stopni Celsjusza, mieszając przez godzinę, aby całkowicie przekształcić kwas dihydrozynapinowy w kwas 4-acetoksy-dihydrozynapinowy i jego acetylowane oligomery. Rozpuść ciało stałe w 25 mililitrach acetonu wytrąconego w 250 mililitrach 0,1 molowego chlorowodoru, a następnie przefiltruj w próżni.Dodać monomery 20,8 grama kwasu 4-acetoksy-dihydrozynapinowego i prepolimeru do 100-mililitrowej kolby okrągłodennej. Następnie dodać 400 miligramów drobno sproszkowanego wodorotlenku sodu, podgrzewać mieszaninę reakcyjną przez trzy godziny w ustawionej temperaturze 140 stopni Celsjusza w otwartej kolbie, wpatrując się w 100 obr./min. Rozpocznij polimeryzację wspomaganą rozpuszczalnikiem, dodając do kolby 180 miligramów dwuoctanu i 25,0 mililitrów 1,2-ksylenu, a następnie podnieś ustawioną temperaturę do 160 stopni Celsjusza.Refluksuj mieszaninę w temperaturze 144 stopni Celsjusza przez trzy godziny, stale usuwając wodę i kwas octowy za pomocą głowicy Deana-Starka. Schłodzić mieszaninę reakcyjną i usunąć 1,2-ksylen, stosując próżnię. Podnieś temperaturę do 240 stopni Celsjusza podczas końcowego etapu polimeryzacji i stosuj wysoką próżnię przez 30 minut.Schłodzić polimer poly-S do temperatury pokojowej i umyć go metanolem w celu wyeliminowania kwasu diwodorosinapinowego i prepolimerów. Otrzymany produkt powinien być jasnobrązowym ciałem stałym. Na koniec zmielić i podać poli-S na cząstki mniejsze niż 180 mikrometrów, aby zmierzyć degradację hydrolityczną.Załaduj kilka probówek 20 miligramami poli-S i dodaj jeden mililitr jednego molowego roztworu wodorotlenku sodu. Inkubować probówki w trzech różnych temperaturach z mieszaniem 500 obr./min. Neutralizuj probówki w regularnych odstępach czasu jednym mililitrem 0,5 molowego kwasu siarkowego, a po schłodzeniu dodaj dwa mililitry metanolu.Przefiltruj wszystkie próbki za pomocą filtrów strzykawkowych PTFE o średnicy 0,45 mikrometra i wstrzyknij 20 mikrolitrów do HPLC za pomocą automatycznego próbnika. Monitorować absorbancję przy 254 nanometrach i obliczyć stężenia na podstawie krzywej kalibracyjnej znanych roztworów wzorcowych kwasu dihydrozynapinowego. Kwas sinapinowy zsyntetyzowano w wysokiej czystości i ponad 95% wydajności z aldehydu syringowego przy użyciu kondensacji Green Knoevenagel, proponowany mechanizm polimeryzacji krokowej kwasu 4-acetoksy-dihydrosynapinowego pokazano tutaj.Pomiary wodoru i rezonansu magnetycznego wykonano podczas procesu polimeryzacji. Gdy poli-S został zhydrolizowany wodorotlenkiem sodu, nadający się do recyklingu molekularnego poliester dał materiał wyjściowy kwas dihydrosynapinowy w czasie krótszym niż 10 minut. Jak potwierdzono analizą temperatury topnienia HBLC oraz wodoru i MR. Wydłużone czasy reakcji nie zwiększyły plonu.Przedstawiono tutaj gramy termiczne i analizę GPC poli-S 1.0 i ich kolejnych generacji poly-S 2.0 i poliestru 3.0 po wymuszonej amorficzności z polistyrenem taktycznym. Analiza DSC poli-S pokazuje sygnał zeszklenia w temperaturze 113 stopni Celsjusza i sygnał topnienia endotermicznego w temperaturze 281 stopni Celsjusza. Polimery z repolimeryzowanego kwasu synapinowego, trzy, osiem, poli-S 2,0 w górę i poli-H 3,0, wykazują podobne właściwości termiczne.Poly-S jest półkrystalicznym materiałem polimerowym, ponieważ temperatury zeszklenia i sygnały topnienia są obecne w termogramach poli-S i ich kolejnych generacjach. Analiza GPC po wymuszonej amorficzności z polistyrenem taktycznym wykazuje stałą długość materiału polimerowego w różnych generacjach. Próbując reakcji Green Knoevenagel, należy pamiętać, że używana jest prawidłowa temperatura.Nieco wyższa temperatura może prowadzić do różnych reakcji w miejscu. Przyjrzeliśmy się przykładowi polimeru nadającego się do recyklingu molekularnego. Blisko spokrewnione bloki konstrukcyjne mogą przebiegać zgodnie z tą samą procedurą lub przy zachowaniu właściwości termicznych i mechanicznych.Metoda ta może być stosowana w katalizie organicznej poprzez demonstrację katalitycznych produktów pośrednich, a także w wciąż niezbadanym obszarze recyklingu molekularnego.

designed-for-molecular-recycling-lignin-derived-semi-aromatic

Research

JoVE Journal

Chemistry

Chemia

Biomasa roślinna jest głównym neutralnym węglowo zasobem odnawialnym, który może być wykorzystany do produkcji biopaliw. Biomasa roślinna składa się głównie ze ścian komórkowych, które są strukturalnie złożonym materiałem kompozytowym zwanym lignocelulozą. W niniejszej pracy opisujemy protokół kompleksowej analizy zawartości i składu ligniny polifenolowej.

Kompleksowa analiza składu ścian komórkowych roślin (biomasa lignocelulozowa) Część I: Lignina

Celem tych badań było stworzenie syntetycznej tkanki ściany komórkowej roślinnej przy użyciu warstwa po warstwie składania włókienek nanocelulozowych i izolowanej ligniny złożonej z rozcieńczonych zawiesin wodnych. Techniki pomiaru powierzchni mikrowagi kryształów kwarcu i mikroskopii sił atomowych zostały wykorzystane do monitorowania tworzenia polimerowo-polimerowego materiału nanokompozytowego.

W kierunku biomimiki drewna: wytwarzane wolnostojące folie z nanocelulozy, ligniny i syntetycznej polikacji

Odpady przemysłowe mogą być zbierane i modyfikowane w celu analizy rozwoju mikroorganizmów. Techniki ekstrakcji lignocelulozy dostarczają składników do analizy określonej zdolności biodegradacji. Chromatografia gazowa ze spektrometrią mas identyfikuje produkty fermentacji mikroorganizmów wyhodowanych na odpadach z roztwarzania. Metody te określają zdolność metaboliczną mikroorganizmów do rozkładu odpadów z roztwarzania.

Metody ułatwiania rozwoju mikroorganizmów w strumieniach odpadów z celulozowni i charakterystyka potencjału biodegradacji drobnoustrojów hodowlanych

Pokazano wstępną obróbkę biomasy lignocelulozowej za pomocą protonowych, tanich płynów jonowych, w wyniku czego powstaje deligtynizowana miazga bogata w celulozę i oczyszczona lignina. Miazga powoduje wysoką wydajność glukozy po scukrzaniu enzymatycznym.

Wstępna obróbka biomasy lignocelulozowej za pomocą tanich cieczy jonowych

Tutaj prezentujemy protokół do przeprowadzenia ekstrakcji etanolem ligniny z kilku źródeł biomasy. Przedstawiono wpływ warunków ekstrakcji na uzysk ligniny i zawartość β-O-4. Na otrzymanych ligninach przeprowadza się selektywną depolimeryzację w celu uzyskania produktów o wysokiej zawartości monomerów aromatycznych.

Ekstrakcja ligniny o wysokiej zawartości β-O-4 metodą łagodnej ekstrakcji etanolem i jej wpływ na wydajność depolimeryzacji

OrganoCat to metoda wstępnej obróbki i frakcjonowania lignocelulozy w łagodnych warunkach na ligninę, cukry fermentacyjne i miazgę celulozową. W biogennym, dwufazowym układzie rozpuszczalnikowym składającym się z wody i 2-metylotetrahydrofuranu z kwasem 2,5-furankarboksylowym jako katalizatorem, produkty OrganoCat są rozdzielane in situ w celu łatwego odzyskania produktu.

Frakcjonowanie biomasy lignocelulozowej w procesie OrganoCat

Głęboka eutektyczna obróbka wstępna na bazie rozpuszczalnika, wspomagana mikrofalami, to ekologiczny, szybki i wydajny proces frakcjonowania lignocelulozy i odzyskiwania ligniny o wysokiej czystości.

Ultraszybka ekstrakcja ligniny z nietypowych śródziemnomorskich pozostałości lignocelulozowych

Opracowano wszechstronny proces wytłaczania dwuślimakowego, który zapewnia efektywną termo-mechano-chemiczną obróbkę wstępną biomasy lignocelulozowej, co prowadzi do zwiększenia średniego współczynnika proporcji włókien. Naturalne spoiwo może być również dodawane w sposób ciągły po rafinacji włókien, co prowadzi do powstania płyt pilśniowych pochodzenia biologicznego o ulepszonych właściwościach mechanicznych po prasowaniu na gorąco otrzymanego materiału wytłaczanego.

Proces wytłaczania dwuślimakowego do produkcji odnawialnych płyt pilśniowych

31P NMR to potężne narzędzie do strukturalnego wyjaśniania polifenoli. Ta szybka, łatwa, precyzyjna, ilościowa i wysoce odtwarzalna procedura analityczna, która pozwala na kwantyfikację i różnicowanie różnych typów grup hydroksylowych, fenolowych i karboksylowych w ligninach i garbnikach, stała się obecnie rutynowym narzędziem analitycznym.

Ilościowa analiza 31P NMR ligniny i garbników

Tutaj opisujemy protokoły przygotowania cyklooktenów transcyklobutanowych (tCBCO), ich polimeryzacji w celu przygotowania depolimeryzowalnych polimerów olefinowych oraz depolimeryzacji tych polimerów w łagodnych warunkach. Dodatkowo opisano protokoły przygotowania sieci depolimeryzowalnych oraz formowania tłocznego sztywnych liniowych tworzyw sztucznych opartych na tym systemie.

Depolimeryzowalne polimery olefinowe na bazie monomerów cyklooktenu z topionym pierścieniem

Opisujemy nowatorskie, proste metodologie syntezy i charakterystyki biokompatybilnych mikro- i submikronowych cząsteczek ligniny. Preparaty te zapewniają łatwe podejście do wykorzystania heteropolimeru, a także alternatywę dla racjonalnego projektowania wielofunkcyjnych matryc nośnikowych z potencjalnymi zastosowaniami w biomedycynie, technologii farmaceutycznej i przemyśle spożywczym.

Zielona synteza, charakterystyka, enkapsulacja i pomiar potencjału uwalniania nowych mikro-/submikronowych cząstek alkaliów ligniny

Odkryj syntezę półaromatycznych poliestrów pochodzenia biologicznego przeznaczonych do recyklingu molekularnego. Metoda ta demonstruje zamknięty cykl polimeryzacji z zachowaniem właściwości materiału.

Zaprojektowany do recyklingu molekularnego: półaromatyczny polimer pochodzenia biologicznego na bazie ligniny

Przeglądaj więcej filmów