Kaynaşmış Halka Siklookten Monomerlerine Dayanan Depolimerize Edilebilir Olefinik Polimerler

Bu protokol, lambamızı geliştiren ve plastiklerin sürdürülebilir kullanımıyla ilgili zorlukları ele alma potansiyeline sahip olduğunu düşündüğümüz kimyasal geri dönüştürülebilir bir polimer sisteminin sentezini, karakterizasyonunu ve kimyasal geri dönüşümünü açıklamaktadır. Şimdiye kadar geliştirilen kimyasal olarak geri dönüştürülebilir polimerlerle karşılaştırıldığında, sistemimizin avantajı, mükemmel hidrolitik stabiliteye sahip hidrokarbon omurgalı polimerlerin kimyasal geri dönüşümünü sağlamasıdır. Prosedürü gösterenler, laboratuvarımdan lisansüstü öğrenciler olan Devavrat Sathe ve Hanlin Chen olacak.

Başlamak için, bir kuvars tüpüne maleik anhidrit, siklooktadien ve 150 mililitre kuru aseton ekleyin. Kuvars şişeyi kauçuk bir septumla kapatın ve Schlenk hattındaki azota bağlı 6 inçlik bir iğne ve daha küçük bir kanama iğnesi yerleştirin. Yaklaşık 30 dakika boyunca azotla köpürürken çözeltiyi manyetik bir karıştırma plakası üzerinde karıştırın.

Bundan sonra, iğneleri çıkarın. Fotoreaktörü 300 nanometre lambalarla donatın ve şişeyi dikey bir desteğe kenetlenmiş olarak içine yerleştirin. Fotoreaktörün üstünü gevşek bir şekilde kapattığınızdan ve soğutma fanını ve UV lambalarını açtığınızdan emin olun.

Gece boyunca ışınlandıktan sonra, çözücünün çoğu çıkarılana kadar karışımı bir rotavap üzerinde yoğunlaştırın. Bir dolaşım kolonuna pamuk ve gümüş nitrat emdirilmiş silika jel ekleyin ve kolonun geri kalanını işlenmemiş silika jel ile doldurun. Başka bir pamuk parçası daha ekleyin, sütunu alüminyum folyo ile sarın ve her iki ucundaki borularla bağlayın.

Kolonun bir ucunu sirkülasyon için bir ölçüm pompasına bağlayın, ölçüm pompasından çıkan başka bir boru parçasıyla. Borunun her iki ucunu 200 milimetre dietil eter / hekzan çözücü karışımı ile bir şişeye koyun ve kolonu sıkıca paketlemek için 2 saat boyunca dolaşın. Olası sızıntıları kontrol edin.

Daha sonra, dimetil ester monomeri veya M1'i ve metil benzoatı bir kuvars tüpünde dietil eter / hekzan çözücü karışımında çözün. Fotoreaksiyon odasını 254 nanometre dalga boyu lambalarla donatın. Şişeyi kuvars tüpü ile değiştirin, fotoreaksiyon odasına yerleştirin ve 16 saat boyunca ışınlama altında dolaşıma devam edin.

Fotoreaktörü kapattıktan sonra, boruyu çözelti seviyesinin üzerine çekin ve sütunu kurutmak için 1 saat daha dolaşın. Altta bir silika jel tabakası ve üstte gümüş nitrat emdirilmiş silika jel içeren başka bir sütun hazırlayın. Dolaşım sütununu boşalttıktan sonra, içeriğini normal sütuna yükleyin.

Çözeltiyi kuvars tüpünden toplayın ve konsantre edin. Bu konsantre çözeltiyi silika kolonuna ekleyin. Metil benzoat ve M1 toplamak için kolonu dietil eter / hekzan çözücü karışımı ile yıkayın, ardından EM1 gümüş kompleksini toplamak için asetonla yıkayın.

Aseton bir rotava üzerinde çıkarıldıktan sonra, kalıntıya 200 mililitre DCM ve 200 mililitre konsantre sulu amonyak karışımı ekleyin ve 15 dakika karıştırın. Trans-siklobütan kaynaşmış siklookten monomer M2 ve çapraz bağlayıcı XL'yi 4 dramlı cam şişeye ekleyin. Daha sonra, buna 500 mikrolitre diklorometan ekleyin ve bir vorteks karıştırıcı kullanarak çözün.

Buna Grubbs II katalizörü veya G2 ekleyin ve çözünmeyi sağlamak için manuel olarak çalkalayın. Çözeltiyi, bir cam pipet kullanarak altı boşluklu bir politetrafloroetilen veya PTFE kalıbına ekleyin. Ağın 24 saat boyunca oda sıcaklığında ve daha sonra 24 saat boyunca 6 santigrat derecede kürlenmesine izin verin.

Numuneyi kalıptan dikkatlice çıkarın ve numuneyi 4 hous için yaklaşık 5 mililitre etil vinil eter içeren 20 mililitrelik bir şişeye batırın. Hazırlanan numuneyi bir selüloz thimble içine yerleştirin ve ardından bir Soxhlet ekstraksiyon aparatına yerleştirin. Soxhlet ekstraktörünü 250 mililitre kloroform içeren 500 mililitrelik yuvarlak tabanlı bir şişeye yapıştırın ve bir yağ banyosuna yerleştirin.

Soxhlet ekstraktörünün üstüne bir kondenser takın ve çözücünün yaklaşık 14 saat boyunca reflü yapmasına izin verin. Numuneyi zımbadan çıkarın, temiz bir yüzeye yerleştirilmiş bir kağıt havlu parçasına yerleştirin, örtün ve çözücünün ortam koşullarında yaklaşık 6 saat boyunca buharlaşmasına izin verin. Numuneyi 20 mililitrelik bir şişeye yerleştirin ve tamamen kuruması için bir vakum altına yerleştirin, kilo kaybı tespit edilinceye kadar periyodik olarak tartın.

P1 polimerini 3 dramlık bir cam şişeye yerleştirin ve 4706 mikrolitre deuterated kloroform içinde çözün. G2'yi 1 dramlık bir cam şişede tartın ve çözmek için 148,6 mikrolitre deuterated kloroform ekleyin. Daha sonra, P1 çözeltisine 50 mikrolitre G2 çözeltisi ekleyin. Bu nedenle olefinik grupların toplam konsantrasyonu 25 milimolar'dır.

Şişenin içeriğini üç farklı şişeye bölün ve şişeleri yaklaşık 16 saat boyunca 30 santigrat derecede bir su banyosuna yerleştirin. Daha sonra, G2'yi söndürmek için buna 50 mikrolitre etil vinil eter ekleyin. PN1 polimer ağının depolimerizasyonu için aynı prosedürü izleyin. Kimyasal olarak geri dönüştürülebilir polimerler için trans-siklobütan kaynaşmış siklookten monomerlerin yapıları burada gösterilmiştir.

Fotokimyasal 2 2 1, 5-siklooktadien ve maleik anhidritin siklofikasyonu, kolayca M1 ve XL, M2 ve M3'e dönüştürülebilen anhidrit 1'i sağlar. Trans-siklobütan kaynaşmış siklookten küçük moleküllerin ve monomerlerin sentezi ve P1'in konvansiyonel ve canlı halka açma metatezi polimerizasyonu ile sentezi için reaksiyon şemaları burada gösterilmiştir. Temsili görüntü, G1 varlığında canlı ROMP ve triphenil fosfin ve G2 varlığında geleneksel ROMP tarafından hazırlanan polimer P1 için GPC izlerini göstermektedir. Trans-CBCO polimerlerinin depolimerizasyon reaksiyon şeması bu resimde sunulmuştur. Depolimerizasyondan sonra ve depolimerizasyondan önce, monomer M1'in istiflenmiş kısmi proton NMR spektrumları burada gösterilmiştir.

Depolimerizasyondan sonra PN1 ağının 1H NMR spektrumları, çapraz bağlayıcı XL ve monomer M2 bu şekilde sunulmuştur. Temsili görüntüler, polimer ağı PN1 ve polimer P3'ün gerilim ve gerinim eğrilerini göstermektedir. Fotosikloekleme reaksiyonunu kurarken, reaksiyon karışımını azotla kıvılcımlamayı hatırlamak önemlidir.

Katalizörün polimerizasyondan hemen sonra veya çalışmadan önce depolimerizasyondan hemen sonra söndürülmesi de önemlidir. Son olarak, P1 ağının Soxhlet ekstraksiyonundan sonra, buharlaşmaya bağlı fraksiyonu önlemek için yavaş yavaş kurutulmalıdır. Bu yöntemler, birçok farklı fonksiyonel gruba sahip tCBCO polimerleri yapmak ve farklı malzeme özelliklerine sahip depolimerize edilebilir polimerler hazırlamak ve polimerizasyon davranışı üzerindeki ikame etkisini anlamak için uyarlanabilir.