Progettazione di una polimerizzazione cationica stereoselettiva. (A) L'ambiente del ligando chirale nelle polimerizzazioni con inserimento di coordinazione consente l'incatenamento monomerico stereoselettivo dirigendo l'aggiunta facciale all'estremità della catena polimerica in propagazione. I monomeri polari in genere non sono compatibili con questo meccanismo a causa dell'avvelenamento del catalizzatore. Me, metile. (B) L'estremità della catena achirale nelle polimerizzazioni cationiche degli eteri vinilici non fornisce alcuna modalità intrinseca per la stereoinduzione. L'aggiunta di monomero avviene su entrambe le facce dello ione ossocarbenio. (C) Il nostro approccio controllato da catalizzatore alla polimerizzazione cationica stereoselettiva si basa su un metodo chirale, Controione basato su BINOL per influenzare la stereochimica dell'incatenamento dei monomeri. I PVE isotattici risultanti sono termoplastici semicristallini con polarità intrinseca. Credito: Scienza (2019). DOI:10.1126/science.aaw1703
Una coppia di ricercatori dell'Università della Carolina del Nord ha sviluppato un modo per utilizzare un organocatalizzatore per stereocontrollare la polimerizzazione. Nel loro articolo pubblicato sulla rivista Scienza , A. J. Teator e F. A. Leibfarth descrivono il processo e delineano alcuni modi in cui i risultati potrebbero essere utilizzati. Jeffrey Foster e Rachel O'Reilly con l'Università di Birmingham hanno pubblicato un pezzo di Perspectives sul lavoro svolto dal team nello stesso numero della rivista.
I polimeri sono sostanze con una struttura molecolare generalmente costituita da unità simili legate insieme:si trovano tipicamente nelle resine e nelle plastiche. In questo nuovo sforzo, i ricercatori hanno cercato di creare un polimero che avesse più aderenza, rendendolo più utile come materiale di rivestimento. Hanno notato che le due poliolefine più popolari, polietilene e polipropilene, non aderiscono bene perché sono fatti di idrogeno e carbonio, per diventare adesivi, hanno bisogno di ossigeno. Ricerche precedenti hanno dimostrato che i poli(vinil eteri) (PVE) possono essere prodotti mediante polimerizzazione a radicali liberi, ma i risultati mancano di stereochimica, il che significa che non sono molto forti o affidabili. Ciò ha portato i ricercatori a ideare un nuovo approccio che consentisse il controllo del catalizzatore durante la produzione di PVE, che darebbe loro una stereochimica ben definita usando la polimerizzazione cationica. La stereochimica si riferisce alla disposizione tridimensionale degli atomi che compongono le molecole e all'impatto che la disposizione ha sulle reazioni chimiche.
Nel loro nuovo approccio, i ricercatori hanno utilizzato un acido fosforico asimmetrico combinato con un acido di Lewis (titanio) per forzare il monomero nell'orientamento desiderato durante la polimerizzazione ionica:l'organocatalizzatore ha consentito ai ricercatori di esercitare un controllo completo sulla stereochimica risultante. Il polimero che hanno creato era semi-cristallino, e i test hanno dimostrato che è sia meccanicamente forte (paragonabile al polietilene) che altamente adesivo.
Foster e O'Reilly suggeriscono che il nuovo approccio potrebbe portare allo sviluppo di rivestimenti adesivi e dispositivi medici. Notano inoltre che il nuovo approccio è scalabile e suscettibile di vari tipi di lavorazione come la fusione, modellare e colorare. Notano inoltre che il concetto alla base del nuovo approccio sembra essere trasferibile ad altri tipi di sistemi di polimerizzazione, il che suggerisce che potrebbe essere imminente un'intera nuova classe di prodotti.
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