Le dioxyde de carbone est un gaz de départ utile pour la synthèse de matériaux fonctionnels complexes. Crédit :Supparsorn Wantarnagon / 123rf
Des chercheurs de l'Agence pour la science de Singapour, La technologie et la recherche (A*STAR) ont exploité la puissance du dioxyde de carbone pour fabriquer deux molécules symétriques en forme d'étoile en une seule étape. Ces molécules pourraient être utilisées pour construire des complexes, matériaux polymères fonctionnels utiles pour les soins personnels, revêtements et administration de médicaments.
Le dioxyde de carbone est une matière première bon marché et accessible qui en fait une source attrayante de molécules potentiellement utiles. "Mais transformer le dioxyde de carbone n'est généralement pas facile, " explique le chercheur principal Luo He-Kuan de l'Institut de recherche et d'ingénierie des matériaux d'A*STAR.
Son équipe a développé une voie simple pour utiliser le dioxyde de carbone pour fabriquer des composés multi-carbonates fonctionnels qui peuvent être utilisés comme blocs de construction pour des matériaux plus complexes. Ils ont créé des cycles benzéniques symétriques avec trois ou six bras identiques comprenant des groupes carbonate terminés par des triples liaisons carbone-carbone, ou "alcynes". « Nous pouvons intégrer le dioxyde de carbone dans la molécule sans avoir besoin de températures élevées ou de pressions élevées, " dit Luo.
Les molécules en forme d'étoile ont été fabriquées en une seule étape. L'équipe a introduit le dioxyde de carbone de la neige carbonique dans un alcool avec un groupe terminal alcyne et des cycles benzéniques décorés de trois ou six groupes bromure d'alkyle. "Au début, cependant, seules certaines branches ont réagi, nous n'avons donc pas pu obtenir le composé souhaité, " explique Luo.
Les molécules en forme d'étoile ont été fabriquées en une seule étape. Crédit : A*STAR Institut de recherche et d'ingénierie des matériaux
L'équipe a affiné le processus et a découvert que les réactions fonctionnaient plus efficacement à température ambiante; avec le dioxyde de carbone à pression atmosphérique; et avec l'ajout d'un promoteur, bromure de tétrabutylammonium, et le socle, carbonate de potassium. "Nous avons essayé plusieurs fois et après quelques mois, nous avons finalement fait réagir [les groupes bromure dans] les six branches [avec l'alcool], " il dit.
L'ajout du promoteur au mélange a doublé le produit fabriqué. "Il est probable que le cation tétrabutylammonium augmente le taux d'incorporation de dioxyde de carbone en stabilisant l'anion carbonate, " dit Luo.
Le temps de réaction est également vital. "Nous devions être patients et laisser la réaction se dérouler jusqu'à son terme pour nous assurer que toutes les branches réagissent." La synthèse de la molécule en forme d'étoile à trois bras et à six bras a pris respectivement deux et quatre jours.
Les alcynes à l'extrémité de chaque bras de ces molécules devraient théoriquement être capables de réagir avec une multitude de molécules différentes pour produire une gamme de matériaux complexes ou fonctionnels. "Nous essayons actuellement d'utiliser les six bras, molécule ramifiée pour construire des molécules en forme d'étoile plus fonctionnelles, qui peuvent trouver des applications dans les soins personnels, revêtements et administration de médicaments, " dit Luo.
