Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Chemistry
Click here for the English version

Chemistry

التحكم في فوتوريدوكس افتتاح الدائري البلمرة من س-كاربوكسيانهيدريديس توسط مجمعات ني/الزنك

Published: November 21, 2017 doi: 10.3791/56654
Automatic Translation
1,2, 2
1Center for Molecular Systems and Organic Devices, Institute of Optoelectronic Materials, Key Laboratory for Organic Electronics and Information Displays & Institute of Advanced Materials, Jiangsu National Synergetic Innovation Center for Advanced Materials, Nanjing University of Posts and Telecommunications, 2Department of Chemical Engineering, Virginia Polytechnic Institute and State University

Summary

ويرد بروتوكول البلمرة افتتاح حلقة فوتوريدوكس الخاضعة للرقابة من س-كاربوكسيانهيدريديس توسط مجمعات ني/الزنك.

Abstract

هنا، يمكننا وصف بروتوكول فعال يجمع بين الحفز فوتوريدوكس ني/الأشعة تحت الحمراء باستخدام الزنك-الكوكسيدي لكفاءة البلمرة افتتاح الحلقة، مما يسمح لتركيب إيسوتاكتيك بولي (α-هيدروكسي الأحماض) مع الأوزان الجزيئية المتوقعة (> 140 كاتشين) وتضييق نطاق توزيع الوزن الجزيئي (مث/من < 1.1). هو توسط هذه البلمرة خاتم-افتتاح مجمعات ني والزنك حضور بادئ الكحول وفوتوريدوكس الأشعة تحت الحمراء محفز، المشع بالصمام أزرق (400-500 nm). يتم تنفيذ في البلمرة عند درجة حرارة منخفضة (-15 درجة مئوية) لتجنب ردود فعل جانبية غير مرغوب فيها. ويمكن تحقيق استهلاك مونومر كاملة خلال 4-8 ساعات، توفير بوليمر قريبة من الوزن الجزيئي المتوقعة مع توزيع الوزن الجزيئي الضيقة. ويبين عدد-متوسط الوزن الجزيئي وأسفرت علاقة خطية مع درجة بلمرة ما يصل إلى 1000. هوموديكوبلينج 1"ح الرنين المغناطيسي النووي" دراسة تؤكد أن البوليمر التي تم الحصول عليها إيسوتاكتيك دون ابيميريزيشن. ويقدم هذا البلمرة ذكرت هنا استراتيجية لتحقيق س-كاربوكسيانهيدريديس البلمرة السريع، التي تسيطر عليها بإعداد ستيريوريجولار بولي (α-هيدروكسي الأحماض) والبوليمرات الإسهامية لها مع مختلف المجموعات سلسلة الجانب الوظيفي.

Introduction

بولي (حمض هيدروكسي-α) (بها) فئة هامة من البوليمرات القابلة للتحلل الحيوي ومتوافق حيويا مع التطبيقات التي تتراوح من الأجهزة الطبية الحيوية لمواد التعبئة والتغليف. 1 , 2 يمكن إعداد "بأس رغم" مباشرة بواسطة polycondensation الأحماض α-هيدروكسي، الأوزان الجزيئية (موس) من بأس الناتجة منخفضة بصفة عامة. 3 البلمرة افتتاح الدائري (ROP) من اكتونات (مثل لاكتيدي وجليكوليدي) وهو نهج اصطناعية بديلة يوفر سيطرة أفضل على موس وتوزيع الوزن الجزيئي (Đ) من بوليكوندينسيشن. ومع ذلك، عدم وجود وظائف سلسلة جانبية في بأس وفي اكتونات الحد تنوع الخصائص الفيزيائية والكيميائية وتطبيقاتها. 4 , 5 منذ عام 2006، 1, 3-ديوكسولاني-2، 4-ديونيس، ما يسمى س-كاربوكسيانهيدريديس (أنظمة)، التي يمكن أن تكون مستعدة مع مجموعة متنوعة غنية من وظائف سلسلة جانبية،6،،من78، 9 , 10 , 11 , 12 , 13 قد برزت بوصفها فئة بديلة من مونومرات نشطة للغاية البوليستر البلمرة. 14 , 15

ويمكن تصنيف نظم الحفاز "شرطة عمان السلطانية المعد" في أورجانوكاتاليستس،8،12،،من1617 المواد الحفازة الفلزية12،،من1819 ،،من2021 والمواد البيولوجية الحفازة. 22 عموما، "شرطة عمان السلطانية المعد" تعززه أورجانوكاتاليست عائدات بطريقة غير المنضبط أكثر أو أقل، مثل ابيميريزيشن (أي عدم ستيريوريجولاريتي) لأنظمة تحمل إلكترون سحب مجموعات،8،17 موس لا يمكن التنبؤ بها، أو حركية البلمرة بطيئة. 13 لمعالجة هذه المشاكل، تم تطوير مجمع الكوكسيدي الزنك نشطة "شرطة عمان السلطانية المعد". 12 ROPs ويلكونتروليد قد تحققت في درجة منخفضة من البلمرة (DP) دون ابيميريزيشن. ومع ذلك، هذا الحافز الكوكسيدي الزنك لا يمكن أن تنتج كفاءة البوليمرات مع درجة عالية من البلمرة (DP ≥ 300). 13

ونحن قد أبلغت مؤخرا نهجاً واعداً أن يحسن إلى حد كبير من التفصيل والكفاءة لتوليف بها (الشكل 1). 13 ونحن دمج فوتوريدوكس ني/الأشعة تحت الحمراء المواد الحفازة التي تشجع على إزالة أوكا مع الزنك الكوكسيدي التوسط البلمرة افتتاح الدائري للمعد. ويعجل استخدام درجة حرارة منخفضة (-15 درجة مئوية) وفوتوريدوكس ني/الأشعة تحت الحمراء الحفز تآزر افتتاح الحلقة وإزالة من أوكا لنشر سلسلة مع تجنب ردود الفعل الجانبية غير المرغوب فيها، مثل تشكيل ني-الكربونيل. 23 , 24 يقع الزنك-الكوكسيدي النشطة عند ترانسميتاليشن مع ني المعقدة في سلسلة تيرمينوس لنشر سلسلة. 13

في هذا البروتوكول، نقوم بإضافة إعداد جديدة (bpy)Ni(COD) (ببي = 2, 2 '--بيبيريديل، سمك القد = 1.5-سيكلوكتاديني)، Zn(HMDS)2 (همدس = هيكساميثيلديسيلازاني)،25 البنزيل الكحول (بنه) والأشعة تحت الحمراء [بي مدافع (CF3)]2(دتببي) الجبهة الوطنية (6 الأشعة تحت الحمراء--1، بي مدافع (CF3) = (2، 4-ديفلوروفينيل)-5-2-بيريدين (تريفلوروميثيل)، دتببي = 4، 4 '--دي-ثالثي-بوتيل-2, 2'-bipyridine) إلى مركب l-1 حل26 في صندوق القفازات مع فخ باردة، في الوجود ضوء LED أزرق (400-500 nm) ومروحة للحفاظ على درجة الحرارة (الشكل 1). تظل درجة الحرارة في-15 درجة مئوية ± 5 درجات مئوية خلال البلمرة. ويرصد عملية تحويل أوكا تحويل فورييه مطيافية الأشعة تحت الحمراء. البوليمر الناتج موس وتتميز Đs من جل تخلل لوني (المؤتمر الشعبي العام). هوموديكوبلينج 1"ح الرنين المغناطيسي النووي" دراسة تحدد ما إذا كانت البوليمر التي تم الحصول عليها إيسوتاكتيك أم لا. كما معظم المواد الكيميائية شديدة الحساسية للرطوبة، البروتوكول فيديو تفصيلي يهدف إلى مساعدة الممارسين الجديدة تجنب المخاطر المرتبطة فوتوريدوكس "شرطة عمان السلطانية المعد".

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

تنبيه: يرجى استشارة جميع المواد ذات الصلة صحائف بيانات السلامة (MSDS) قبل الاستخدام. الكثير من المواد الكيميائية المستخدمة في التوليف شديدة السمية والمسببة للسرطان. الرجاء استخدام جميع ممارسات السلامة المناسبة عند القيام برد فعل بما في ذلك استخدام الضوابط الهندسية (غطاء الدخان والدرج الأمامي) ومعدات الحماية الشخصية (سلامة النظارات، قفازات، معطف مختبر، كامل طول السراويل، وأحذية أغلقت تو، الضوء الأزرق حظر السلامة نظارات). الإجراءات التالية تنطوي على تقنيات معالجة خالية من الهواء القياسية في صندوق القفازات. يتم نقل جميع الحلول باستخدام ماصة.

1-إعداد محفز والبادئ

ملاحظة: تجري العملية بأكملها في صندوق القفازات مع فخ باردة. جميع المواد الكيميائية المجففة أو تنقيته قبل الانتقال إلى المربع. 13 جميع القوارير والأواني الزجاجية المجففة وتسخينها في الفرن قبل أن ينتقل إلى المربع.

  1. إعداد (حل bpy)Ni(COD)
    ملاحظة: (bpy)Ni(COD) ينبغي أن يكون طازج في الموقع. ينبغي تخزين في الثلاجة علبة القفازات (-35 درجة مئوية) واستخدامها في غضون أسبوع واحد. جميع عوامل حفازة والبادئ حلول أخرى يمكن تخزينها في الثلاجة علبة القفازات أكثر من شهر.
    1. وزن Ni(COD)2 (3.5 ملغ، 12.7 µmol، مكافئ 1.0) في قنينة 7 مل التﻷلؤ.
    2. تزن 2, 2 '-bipyridine (5.9 ملغ، 37.8 µmol) في قنينة 7 مل التﻷلؤ.
    3. حل 2, 2 '-bipyridine في 1 مل من رباعي هيدرو الفوران اللامائى (THF).
    4. إضافة الناتج 2, 2 '-bipyridine الحل (337 ميليلتر) إلى القنينة التي تحتوي على Ni(COD)2.
    5. تمييع المخلوط في 1 مل THF اللامائى.
    6. كاب القنينة ووضع رد فعل الخليط في درجة حرارة الغرفة ح 2.
      ملاحظة: Ni(COD)2 غير قابلة للذوبان في THF، بينما (bpy)Ni(COD) قابل للذوبان في THF. ينبغي أن يكون هناك لا هطول الأمطار في حل الأرجواني بعد ح 2.
    7. مخزن (bpy)Ni(COD) في الثلاجة-35 درجة مئوية.
  2. إعداد الحل2 Zn(HMDS)
    1. إضافة Zn(HMDS)2 (3.3 ملغ، 4 ميليلتر، 8.5 µmol) إلى قنينة 7 مل التﻷلؤ.
    2. حل Zn(HMDS)2 في 1 مل THF اللامائى.
    3. تخزين Zn(HMDS)2 حل في الثلاجة-35 درجة مئوية.
  3. إعداد الحل بنه
    1. إضافة بنه (4.0 ملغ، 4 ميليلتر، 37.0 µmol) لقنينة 7 مل التﻷلؤ.
    2. حل بنه في 4 مل THF اللامائى.
    3. تخزين الحل بنه في الثلاجة-35 درجة مئوية.
  4. إعداد الحل الأشعة تحت الحمراء-1
    1. إيقاف تشغيل ضوء صندوق قفازات.
      تنبيه: من الضروري إطفاء الضوء علبة القفازات لتجنب التعطيل الأشعة تحت الحمراء-1 قبل البلمرة.
    2. إضافة الأشعة تحت الحمراء-1 (2.9 mg، 2.6 µmol) إلى قنينة 7 مل التﻷلؤ.
    3. حل الأشعة تحت الحمراء-1 في 3 مل THF اللامائى.
    4. تخزين الحل 1 الأشعة تحت الحمراء في الثلاجة-35 درجة مئوية.

2-فوتوريدوكس افتتاح الدائري البلمرة من l-1

ملاحظة: تجري العملية بأكملها في صندوق القفازات مع فخ باردة. هي يتطلب جميع أوكا مونومرات في المربع القفازات قبل الاستخدام. 13 هنا نعطي مثال البلمرة في موانئ دبي = 500 ([ل -1]/[(bpy)Ni(COD)]/[Zn(HMDS)2]/[بنه]/[الأشعة تحت الحمراء-1] = 500/1/1/1/0.1). يمكن أيضا إعداد البوليمرات في توزيعات مختلفة عن طريق ضبط مونومر الجماعية وفقا لذلك.

  1. إعداد حل l-1 بلمرة
    1. إضافة ل-1 (72.2 ملغ، 375.7 µmol) لقنينة 7 مل التﻷلؤ.
    2. حل ل-1 في 722 ميليلتر من THF اللامائى.
    3. إضافة 200 ميليلتر من الحل-1 لتر في آخر 7 مل التﻷلؤ قنينة مزودة بشريط إثارة.
    4. إضافة 100 ميليلتر من THF اللامائى في القنينة 7 مل التﻷلؤ.
    5. كاب القنينة ووضع الحل-1 لتر في فخ الباردة.
    6. إيقاف تشغيل ضوء صندوق قفازات.
      تنبيه: من الضروري إطفاء الضوء علبة القفازات لتجنب التعطيل الأشعة تحت الحمراء-1 قبل البلمرة.
  2. تهدئة في فخ الباردة
    1. داخل المربع، وضع مقياس حرارة في فخ الباردة.
    2. خارج المربع، إضافة ca. 500 مل إيثانول في قارورة ديوار.
    3. إضافة النيتروجين السائل في قارورة ديوار.
    4. تحميل قارورة ديوار الريفيات إلى فخ الباردة.
    5. بارد في فخ الباردة إلى-50 درجة مئوية.
    6. وضع لوحة ضجة تحت فخ الباردة (انظر الشكل 1).
  3. إجراء البلمرة افتتاح حلقة فوتوريدوكس
    ملاحظة: قبل البدء البلمرة، وضع نظارات واقية على ضوء ذلك كتلة زرقاء في متناول اليد. أخرجت من الثلاجة فورا جميع حلول نظام محفز وتضاف تباعا إلى 7 مل التﻷلؤ القنينة التي تحتوي على 20 ملغ ل-1 دون توقف أو تعطل أكثر من 30 ثانية.
    1. إضافة (bpy)Ni(COD) الحل (16.4 ميليلتر، 0.208 µmol) إلى 7 مل التﻷلؤ القنينة التي تحتوي على لام-1 (أعد في 2.1).
    2. إضافة حل2 Zn(HMDS) (24.4 ميليلتر، 0.208 µmol) إلى القنينة.
    3. إضافة حل بنه (22.5 ميليلتر، 0.208 µmol) إلى القنينة.
    4. إضافة حل الأشعة تحت الحمراء-1 (24.2 ميليلتر، 0.0208 µmol) إلى القنينة وكاب القنينة.
    5. ارتداء نظارات واقية حجب ضوء LED أزرق.
      تنبيه: يستخدم الصمام الأزرق الضوء بكثافة عالية نسبيا، وارتداء نظارات واقية خلال العملية برمتها.
    6. قم بتشغيل ضوء الصمام الأزرق (34 ث) والمروحة لتبديد الحرارة المتولدة عن الصمام الخفيفة. توجيه الضوء نحو القنينة في فخ الباردة. (الشكل 1)
    7. قم بتشغيل محرض.
    8. تغطي الفخ البارد مع رقائق الألومنيوم.
    9. الحفاظ على درجة حرارة التفاعل في-15 ± 5 درجة مئوية وإضافة النيتروجين السائل كل 15-20 دقيقة.
      ملاحظة: المهم الحفاظ على درجة الحرارة رد فعل البلمرة ومراقبة ميغاواط.

3-مراقبة التحويل مونومر بتحويل فورييه أطياف الأشعة تحت الحمراء

ملاحظة: يتم تسجيل تحويل فورييه أطياف الأشعة تحت الحمراء (FTIR) على مطياف الأشعة تحت الحمراء مترا مجهزة ATR الماس ونقل العينات التبعي.

  1. عند نقطة زمنية معينة، إضافة قاسمة صغيرة لحل البوليمر (20 ميليلتر) في قنينة 7 مل التﻷلؤ، وتوج.
  2. إزالة القنينة من خارج منطقة الجزاء القفازات.
  3. التخلي فورا محلول (3 ميليلتر) على عينات الماس فتير-أية تي آر. الحل أشكال فيلما ضمن 10 s لقياس الطيف.
  4. قياس الطيف FTIR العينة.
    ملاحظة: التحويل مونومر يحدده نسبة كثافة بين 1760 سم-1 سم 1805s-1: تحويل % = أنا1760/(أنا1760 + أنا1805) (نتائج الممثل في الشكل 2). عموما، البلمرة يأخذ حوالي 1-8 ح ل DP تتراوح ما بين 200 إلى 1000 (تناقش حركية مفصلة في المرجع 13).

4-قياس الوزن الجزيئي للبوليمر اللوني هلام تخلل

ملاحظة: يتم تنفيذ هلام تخلل اللوني (المؤتمر الشعبي العام) تجارب على نظام مزودة بمضخة isocratic مع ديجاسير، مولتيانجلي الليزر للكشف عن تشتت الضوء (مالس) (GaAs 30 ميغاواط الليزر في λ = 690 nm)، وكاشف الانكسار التفاضلي (DRI) مع مصدر ضوء 690-شمال البحر الأبيض المتوسط. نسخ فصل الألوان يتم تنفيذها باستخدام أعمدة استبعاد حجم متصل متسلسل (100 Å، 500 Å، 103 Å، والأعمدة4 Å 10، 5 ميكرومتر، 300 × 4.6 ملم) في 35 درجة مئوية باستخدام THF كمرحلة المتنقلة معدل تدفق 0.35 مل/دقيقة. بوليمر الوزن الجزيئي (ميغاواط) وتوزيع الوزن الجزيئي (Ð) مصممون على استخدام نموذج زيم تناسب البيانات مالس-الاختزال المباشر. لا يؤثر وجود المعادن في البوليمر مجمع نتائج القياس حزب المؤتمر الشعبي العام.

  1. إزالة من قاسمة صغيرة لحل البوليمر (50 ميليلتر) من خارج منطقة الجزاء القفازات.
  2. إضافة 100 ميليلتر من THF إلى القنينة.
  3. حقن العينة في العينات حزب المؤتمر الشعبي العام.
  4. تحليل النتيجة وبمجرد الانتهاء من تشغيل المؤتمر الشعبي العام.
    ملاحظة: يجب أن يكون البوليمر مونوديسبيرسيد مع الضيق Đ (نتائج الممثل في الشكل 3). يمكن المجففة البوليمر (20 ملغ) وغسلها من الاثير ثنائي إثيل 1 مل تحتوي على الميثانول هوك ومل 1 1%، التي يمكن أن تزيل 87% ني و 50% من المجمعات الزنك، يحدده الحث يقترن البلازما الكتلي (برنامج المقارنات الدولية-MS).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

ويرصد عملية تحويل أوكا تحويل فورييه مطيافية الأشعة تحت الحمراء، كما هو مبين في الشكل 2. الذروة في سم 1805-1 تم تعيينه كامتداد بوند الخل في أوكا؛ ويناظر الذروة في 1760 سم-1 تشكيل السندات إستر في البوليمر. بمجرد الذروة مونومر في سم 1805-1 يختفي تماما، الانتهاء من البلمرة.

ميغاواط، و Đ من البوليمر الناتج يتميز بلوني تخلل جل. ويبين الشكل 3 فوتوريدوكس التي تسيطر عليها عصابة-افتتاح بلمرة لأنظمة مع موانئ دبي تتراوح ما بين 200 إلى 1000. زيادة مونومر آر نسبة (نسبة/[Zn(HMDS)2] [ل-1]) يؤدي إلى زيادة والمتوقع من من البوليمر الناتج. وإلى جانب ذلك، يزيد من للبوليمرات خطيا مع الأولى [ل-1]/[ني]/[الزنك]/[الأشعة تحت الحمراء-1] نسبة تصل إلى 1000/1/1/0.1، وكافة القيم Đ هي < 1.1.

دراسات الرنين المغناطيسي قياس فراغية البوليمر التي تم الحصول عليها. يمكن حمل "شرطة عمان السلطانية المعد" توسط أورجانوكاتاليست مثل ديميثيلامينوبيريديني ابيميريزيشن على α-متين لأنظمة تحمل مجموعات سحب إلكترون. 8 , 17 هوموديكوبلينج 1"ح الرنين المغناطيسي" هذه البوليمرات معارضها قمم متعددة في المنطقة α-متين، والتي تشير إلى فقدان ستيريوريجولاريتي في البلمرة. استخدام أسلوب لدينا، هوموديكوبلينج 1دراسة "الرنين المغناطيسي ح" يظهر ذروة واحدة في المنطقة α-متين (5.0 5.3 جزء في المليون)، مشيراً إلى أن البوليمر حصل على إيسوتاكتيك دون ابيميريزيشن (الشكل 4).

Figure 1
رقم 1- مخطط فوتوريدوكس ني/الزنك-بوساطة شرطة عمان السلطانية للأم-1. تجري البلمرة فوتوريدوكس في صندوق القفازات مع فخ بارد، المشع بالصمام الخفيفة مع مروحة تبريد للحفاظ على درجة الحرارة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 2
الشكل 2- فتير الأطياف (أ) لام-1 والخليط (ب) رد فعل خلال البلمرة فوتوريدوكس. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 3
الشكل 3- (أ) قطع توزيع من والوزن الجزيئي (مث/من) من بولي (ل-1) مقابل [ل-1]/[Zn(HMDS)2] نسبة ([(bpy)Ni(COD)]/[Zn(HMDS)2]/[بنه]/[ الأشعة تحت الحمراء-1] = 1/1/1/0.1). (ب) تخلل هلام الممثل اللوني (المؤتمر الشعبي العام) آثار رد فعل البلمرة فوتوريدوكس في الفريق (أ). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Figure 4
الشكل 4- أطياف الرنين المغناطيسي النووي من بولي (ل-1). (أ) طيف "الرنين المغناطيسي ح" 1؛ (ب) 1ح هوموديكوبلينج الرنين المغناطيسي النووي الطيف. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

أن الخطوة الحاسمة ضمن البروتوكول هو الحفاظ على درجة حرارة التفاعل-15 ± 5 درجات مئوية. يجب أن تكون مخزنة في ثلاجة علبة القفازات عند-35 درجة مئوية قبل البلمرة جميع الحلول عوامل حفازة ومونومرات أوكا. قارورة رد الفعل يجب أن يكون قبل تبريد في فخ الباردة. أثناء عملية التفاعل، لأنه على ضوء الصمام تبدد الحرارة، من الضروري رصد رد فعل كل 15-20 دقيقة. متى يتم رفع درجة الحرارة حتى-10 درجة مئوية، النتروجين السائل ينبغي أن تضاف إلى ديوار لتبريد في الفخ. والسبب في انخفاض درجة الحرارة هو تشكيل Ni(CO) المعقدة في درجة حرارة الغرفة، التي تضر البلمرة فوتوريدوكس التي تسيطر عليها ويؤثر ميغاواط و Đ. 13

محاولات التوليف من س-كاربوكسيانهيدريديس مع المجموعات الوظيفية معلقة قبل أورجانوكاتاليستس ابتليت البلمرة غير المنضبط بما في ذلك ابيميريزيشن، مما يحد من إعداد ستيريوريجولار البوليمرات عالية-ميغاواط. بلمرة روب فوتوريدوكس الخاضعة لسيطرة هذا يمكن بنجاح إعداد ستيريوريجولار البوليمرات عالية-ميغاواط مع موانئ دبي تصل إلى 1000 لمختلف أوكا مونومرات، التي تم توثيقها في مرجع 13. وأيضا كوبوليميريزيشن مونومرات أوكا مختلفة بإضافة متسلسلة المتساهلة باستخدام أساليب عملنا. ومع ذلك، لام-ماندليك أوكا مونومرات، مراقبة ميغاواط عدم تحقق في توزيعات أرباح عالية. ونحن حاليا التحقيق في هذه المنهجية وتحاول تطوير استراتيجية جديدة محفز البلمرة.

وفي الختام، يقدم لدينا بروتوكول البلمرة فوتوريدوكس ني/الزنك-بوساطة استراتيجية لتحقيق البلمرة أوكا السريع، التي تسيطر عليها بإعداد ستيريوريجولار بولي (α-هيدروكسي الأحماض) والبوليمرات الإسهامية على تحمل مختلف المجموعات سلسلة الجانب الوظيفي. ونحن نتوقع أن استراتيجيتنا الجديدة تسمح للجيل من البوليستر البولستر جديدة مع المرغوب فيه خصائص عيانية مثل الصلابة، والمرونة، وتحلل الأحيائي. كما أن هذا الأسلوب يمكن أن تكون مفيدة لتقنيات تصنيع جديدة مثل الطباعة الحجرية نانويمبرينتينج الشفاء من الضوء.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب يعلن لا تضارب المصالح المالية. براءة المؤقت (أي تطبيق براءات الاختراع الأمريكي: 62/414,016) قد قدم المتصلة بالنتائج المعروضة في هذه الورقة.

Acknowledgments

وأيد هذا العمل التمويل الأولى من معهد البوليتكنيك في ولاية فرجينيا وجامعة الدولة. تسلم Q.F. بدعم من مؤسسة العلوم الطبيعية الصينية الوطنية (21504047) ومؤسسة العلوم الطبيعية بمقاطعة جيانغسو (BK20150834)، وجامعة نانجينغ للبريد والاتصالات السلكية واللاسلكية العلمية مؤسسة نوبتسف (NY214179).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Ni(COD)2 Strem 28-0010 Stored in the glove box freezer.
2,2′-bipyridine Strem 07-0290 Stored in the glove box freezer.
Zn(HMDS)2 N/A N/A Synthesized following reported procedures.25 Stored in the glove box freezer.
Benzyl alcohol Sigma-Aldrich 402834 Stored with 4Å molecular sieve
Ir[dF(CF3)ppy]2(dtbbpy)PF6 Strem 77-0425 Stored in the glove box freezer.
THF Sigma-Aldrich 34865 Dried by alumina columns and stored with 4Å molecular sieve in the dark bottle in the glove box.
Ethanol Sigma-Aldrich 793175
GPC with an isocratic pump Agilent Agilent 1260 series
Dawn Heleos II Light Scatterer Wyatt
Optilab rEX differential refractive index detector Wyatt
Size exclusion columns Phenomenex
Glass Scintillation Vials - 7 ml VWR
FTIR spectrometer Agilent
Stir bars VWR 58948-091
Balance
Glove box Mbraun Labstar Pro

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Rezwan, K., Chen, Q. Z., Blaker, J. J., Boccaccini, A. R. Biodegradable and bioactive porous polymer/inorganic composite scaffolds for bone tissue engineering. Biomaterials. 27, 3413-3431 (2006).
  2. Kataoka, K., Harada, A., Nagasaki, Y. Block copolymer micelles for drug delivery: design, characterization and biological significance. Adv. Drug Deliv. Rev. 47, 113-131 (2001).
  3. Nagahata, R., Sano, D., Suzuki, H., Takeuchi, K. Microwave-assisted single-step synthesis of poly (lactic acid) by direct polycondensation of lactic acid. Macromol. Rapid Commun. 28, 437-442 (2007).
  4. Albertsson, A. -C., Varma, I. K. Recent developments in ring opening polymerization of lactones for biomedical applications. Biomacromolecules. 4, 1466-1486 (2003).
  5. Vert, M. Aliphatic polyesters: great degradable polymers that cannot do everything. Biomacromolecules. 6, 538-546 (2005).
  6. Thillayedu Boullay, O., Marchal, E., Martin-Vaca, B., Cossío, F. P., Bourissou, D. An activated equivalent of lactide toward organocatalytic ring-opening polymerization. J. Am. Chem. Soc. 128, 16442-16443 (2006).
  7. Thillayedu Boullay, O., Bonduelle, C., Martin-Vaca, B., Bourissou, D. Functionalized polyesters from organocatalyzed ROP of gluOCA, the O-carboxyanhydride derived from glutamic acid. Chem. Commun. , 1786-1788 (2008).
  8. Pounder, R. J., Fox, D. J., Barker, I. A., Bennison, M. J., Dove, A. P. Ring-opening polymerization of an O-carboxyanhydride monomer derived from L-malic acid. Polym. Chem. 2, 2204-2212 (2011).
  9. Zhang, Z., et al. Facile functionalization of polyesters through thiol-yne chemistry for the design of degradable, cell-penetrating and gene delivery dual-functional agents. Biomacromolecules. 13, 3456-3462 (2012).
  10. Lu, Y., et al. Synthesis of water-soluble poly(α-hydroxy acids) from living ring-opening polymerization of O-benzyl-l-serine carboxyanhydrides. ACS Macro Lett. 1, 441-444 (2012).
  11. Chen, X., et al. New bio-renewable polyester with rich side amino groups from L-lysine via controlled ring-opening polymerization. Polym. Chem. 5, 6495-6502 (2014).
  12. Wang, R., et al. Controlled ring-opening polymerization of O-carboxyanhydrides Using a β-Diiminate Zinc Catalyst. Angew. Chem. Int. Ed. , 13010-13014 (2016).
  13. Feng, Q., Tong, R. Controlled photoredox ring-opening polymerization of O-carboxyanhydrides. J. Am. Chem. Soc. 139, 6177-6182 (2017).
  14. Martin Vaca, B., Bourissou, D. O-Carboxyanhydrides: useful tools for the preparation of Well-defined functionalized polyesters. ACS Macro Lett. 4, 792-798 (2015).
  15. Yin, Q., Yin, L., Wang, H., Cheng, J. Synthesis and biomedical applications of functional poly(alpha-hydroxy acids) via ring-opening polymerization of O-carboxyanhydrides. Acc. Chem. Res. 48, 1777-1787 (2015).
  16. Xia, H., et al. N-heterocyclic carbenes as organocatalysts in controlled/living ring-opening polymerization of O-carboxyanhydrides derived from l-lactic acid and l-mandelic acid. J. Polym. Sci., Part A: Polym. Chem. 52, 2306-2315 (2014).
  17. Buchard, A., et al. Preparation of stereoregular isotactic poly(mandelic acid) through organocatalytic ring-opening polymerization of a cyclic O-carboxyanhydride. Angew. Chem. Int. Ed. 53, 13858-13861 (2014).
  18. Zhuang, X. -l, et al. Polymerization of lactic O-carboxylic anhydride using organometallic catalysts. Chin. J. Polym. Sci. 29, 197-202 (2010).
  19. He, Z., Jiang, L., Chuan, Y., Li, H., Yuan, M. Ring-opening polymerization of L-lactic acid O-carboxyanhydrides initiated by alkoxy rare earth compounds. Molecules. 18, 12768-12776 (2013).
  20. Jia, F., et al. One-pot atom-efficient synthesis of bio-renewable polyesters and cyclic carbonates through tandem catalysis. Chem. Commun. 51, 8504-8507 (2015).
  21. Tong, R., Cheng, J. Drug-initiated, controlled ring-opening polymerization for the synthesis of polymer-drug conjugates. Macromolecules. 45, 2225-2232 (2012).
  22. Bonduelle, C., Martin-Vaca, B., Bourissou, D. Lipase-catalyzed ring-opening polymerization of the O-carboxylic anhydride derived from lactic acid. Biomacromolecules. 10, 3069-3073 (2009).
  23. Yamamoto, T., Igarashi, K., Komiya, S., Yamamoto, A. Preparation and properties of phosphine complexes of nickel-containing cyclic amides and esters [(PR3)nNiCH2CH(R1)COZ (Z = NR2, O)]. J. Am. Chem. Soc. 102, 7448-7456 (1980).
  24. Deming, T. J. Amino acid derived nickelacycles: intermediates in nickel-mediated polypeptide synthesis. J. Am. Chem. Soc. 120, 4240-4241 (1998).
  25. Lee, D. -Y., Hartwig, J. F. Zinc trimethylsilylamide as a mild ammonia equivalent and base for the amination of aryl halides and triflates. Org. Lett. 7, 1169-1172 (2005).
  26. Yin, Q., et al. Drug-initiated ring-opening polymerization of O-carboxyanhydrides for the preparation of anticancer drug-poly(O-carboxyanhydride) nanoconjugates. Biomacromolecules. 14, 920-929 (2013).

Tags

الكيمياء، 129 قضية، البلمرة افتتاح الحلقة، س-كاربوكسيانهيدريدي، فوتوريدوكس، بولي (α-هيدروكسي الأحماض)، البوليستر، البلمرة المعيشة
التحكم في فوتوريدوكس افتتاح الدائري البلمرة من <em>س</em>-كاربوكسيانهيدريديس توسط مجمعات ني/الزنك
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Feng, Q., Tong, R. Controlled… More

Feng, Q., Tong, R. Controlled Photoredox Ring-Opening Polymerization of O-Carboxyanhydrides Mediated by Ni/Zn Complexes. J. Vis. Exp. (129), e56654, doi:10.3791/56654 (2017).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter