Предназначен для молекулярной переработки: полуароматический биополимер на основе лигнина

На протяжении всего процесса синтеза, описанного в данной статье, обеспечивается способ получения нового полимерного материала, специально предназначенного для молекулярной переработки, которая является способом химической переработки. Деполяризация и реполяризация инородного материала poly-S создает полностью устойчивый цикл, что является доказательством концепции будущего полимеров. Полимерные отходы в мире накапливаются.

Например, в океане, в виде пластикового супа, который можно было бы предотвратить, внедрив молекулярно перерабатываемые полимеры. Представленный полимер является примером полимерного материала, предназначенного для молекулярной переработки. Это, на наш взгляд, должно быть реализовано и в других материалах для предотвращения накопления в природе.

Зеленая реакция Кневенагеля и последующие этапы были разработаны для наших студентов и самими студентами. Таким образом, определенная надежность уже реализована на этих этапах реакции. Пандемия COVID-19 создает ситуацию, когда онлайн-обучение становится как никогда важным.

Визуализация этих экспериментов помогает нам и другим углубить практическое химическое образование. Начните с добавления 20,81 грамма малоновой кислоты и 36,4 грамма сирингальдегида в 215-литровую колбу с круглым дном. Растворите оба компонента в 20 миллилитрах этилацетата и добавьте в колбу 719 миллиграммов бикарбоната аммиака.

Перемешайте и перегоните растворитель на водяной бане. Выдержать реакционную смесь при температуре 90 градусов Цельсия в течение двух часов в открытой колбе без перемешивания для полного превращения в синапиновую кислоту. При обработке продукта синапиновой кислоты растворите остаток в 100 миллилитрах насыщенного водного раствора бикарбоната натрия, затем перенесите раствор в стакан и подкислите его до pH 2.

С помощью шести моляров хлористого водорода отделить образовавшийся остаток методом вакуумной фильтрации и промыть его деминерализованной водой. Зарядите колбу объемом 450 миллилитров 33,6 граммами синапиновой кислоты. Растворите синапиновую кислоту в 300 миллилитрах двухмолярного раствора гидроксида натрия и добавьте 1,5 грамма никелевой суспензии перед установкой колбы на операторов.

Нагнетайте в реактор три бара газообразного водорода и механически встряхивайте реакцию при температуре 80 градусов Цельсия в течение трех часов. Охладите реактор до комнатной температуры и медленно сбросьте давление. Соберите большую часть никелевого катализатора с помощью магнита, затем отфильтруйте раствор.

Подкислите раствор четырехмолярным раствором хлористого водорода до рН двух, затем проведите экстракцию этилацетатом. Удалите растворитель при пониженном давлении после сушки над сульфатом магния и высушите дигидросинапиновую кислоту при температуре 60 градусов Цельсия в вакуумной печи. Добавьте 22,6 грамма дигидросинапиновой кислоты в колбу с круглым дном объемом 250 миллилитров.

Далее следует 14,2 миллилитра уксусного ангидрида и 0,82 грамма ацетата натрия. Нагрейте раствор до 90 градусов Цельсия при помешивании в течение одного часа для полного превращения дигидросинапиновой кислоты в 4-Ацетокси-дигидросинапиновую кислоту, и это ацетилированные олигомеры. Растворите твердое вещество в 25 миллилитрах ацетона, выпавшего в осадок на 250 миллилитров 0,1 молярного хлористого водорода, затем отфильтруйте на вакууме.

Добавьте в мономеры 20,8 грамма 4-Ацетокси-дигидросинапиновой кислоты и преполимер в 100-литровую круглую колбу с дном. Затем добавьте 400 миллиграммов мелко порошкообразного гидроксида натрия, нагрейте реакционную смесь в течение трех часов при заданной температуре 140 градусов Цельсия в открытой колбе, глядя при этом со скоростью 100 оборотов в минуту. Настройте полимеризацию с помощью растворителя, добавив в колбу 180 миллиграммов цинка, два ацетата и 25,0 миллилитров 1,2-ксилола, затем увеличьте заданную температуру до 160 градусов Цельсия.

Обрабатывайте смесь при температуре 144 градуса Цельсия в течение трех часов с постоянным удалением воды и уксусной кислоты с помощью головки Дина-Старка. Охладите реакционную смесь и удалите 1,2-ксилол с помощью вакуума. На заключительном этапе полимеризации увеличьте температуру до 240 градусов Цельсия и подайте мощный вакуум на 30 минут.

Охладите полимер poly-S до комнатной температуры и промойте его метанолом для удаления дигидросинапиновой кислоты и преполимеров. Полученное изделие должно иметь светло-коричневое твердое вещество. Наконец, измельчите и подайте поли-S в частицы размером менее 180 микрометров для измерения гидролитического разложения.

Загрузите в несколько пробирок 20 миллиграмм поли-S и добавьте один миллилитр одного молярного раствора гидроксида натрия. Инкубируйте пробирки при трех разных температурах с перемешиванием 500 об/мин. Нейтрализуйте пробирки через равные промежутки времени одним миллилитром 0,5 молярной серной кислоты, а после охлаждения добавьте два миллилитра метанола.

Отфильтруйте все образцы с помощью шприцевых фильтров из ПТФЭ 0,45 микрометра и введите 20 микролитров в ВЭЖХ с помощью автоматического пробоотборника. Контролируйте поглощение на глубине волны 254 нанометра и рассчитывайте концентрации по калибровочной кривой известных стандартных растворов дигидросинапиновой кислоты. Синапиновую кислоту синтезировали в высокой чистоте и с выходом более 95% из сирингальдегида с использованием зеленой конденсации Кневенагеля, здесь показан предложенный механизм ступенчатой ростовой полимеризации 4-Ацетокси-дигидросинапиновой кислоты.

В процессе полимеризации проводились измерения водорода и МР. Когда поли-S гидролизовали в гидроксиде натрия, молекулярно перерабатываемый полиэфир давал исходный материал дигидросинапиновую кислоту менее чем за 10 минут. Как подтверждено анализом температуры плавления HBLC и водородом и MR. Увеличенное время реакции не привело к увеличению выхода.

Приведены термические граммы и ГПХ-анализ поли-S 1.0 и их последующих поколений поли-S 2.0 и полиэфира 3.0 после принудительной аморфности с тактическим пенополистиролом. Анализ поли-S ДСК показывает сигнал стеклования при 113 градусах Цельсия и сигнал эндотермического плавления при 281 градусе Цельсия. Полимеры из реполимеризованной синапиновой кислоты три, восемь poly-S 2.0 и poly-H 3.0 демонстрируют сходные термические свойства.

Poly-S является полукристаллическим полимерным материалом, потому что температуры стеклования и сигналы плавления присутствуют в термограммах Poly-S и их последующих поколений. Анализ ГПХ после принудительной аморфности с тактическим полистиролом показывает постоянную длину полимерного материала в разных поколениях. При попытке реакции Зеленого Кневенагеля помните, что используется правильная температура.

Немного более высокая температура может привести к различным реакциям на сайте. Мы рассмотрели пример полимера, пригодного для молекулярной переработки. Близкородственные строительные блоки могут следовать той же процедуре или с сохранением тепловых и механических свойств.

Этот метод может быть использован в органическом катализе путем демонстрации каталитических промежуточных продуктов, а также в еще неисследованной области молекулярной переработки.