Conception d'une polymérisation cationique stéréosélective. (A) L'environnement du ligand chiral dans les polymérisations de coordination-insertion permet l'enchaînement stéréosélectif de monomères en dirigeant l'addition faciale à l'extrémité de la chaîne polymère en propagation. Les monomères polaires ne sont généralement pas compatibles avec ce mécanisme en raison de l'empoisonnement du catalyseur. Moi, méthyle. (B) L'extrémité de chaîne achirale dans les polymérisations cationiques d'éthers vinyliques ne fournit aucun mode inhérent pour la stéréoinduction. L'addition de monomère se produit sur l'une ou l'autre face de l'ion oxocarbénium. (C) Notre approche de la polymérisation cationique stéréosélective contrôlée par catalyseur repose sur une méthode chirale, Contre-ion à base de BINOL pour biaiser la stéréochimie de l'enchaînement des monomères. Les PVE isotactiques résultants sont des thermoplastiques semi-cristallins avec une polarité intrinsèque. Crédit: Science (2019). DOI :10.1126/science.aaw1703
Deux chercheurs de l'Université de Caroline du Nord ont mis au point un moyen d'utiliser un organocatalyseur pour stéréocontrôler la polymérisation. Dans leur article publié dans la revue Science , A. J. Teator et F. A. Leibfarth décrivent le processus et décrivent certaines façons dont les résultats pourraient être utilisés. Jeffrey Foster et Rachel O'Reilly de l'Université de Birmingham ont publié un article Perspectives sur le travail effectué par l'équipe dans le même numéro de revue.
Les polymères sont des substances dont la structure moléculaire est généralement constituée d'unités similaires liées entre elles. On les trouve généralement dans les résines et les plastiques. Dans ce nouvel effort, les chercheurs se sont efforcés de créer un polymère qui aurait plus d'adhérence, le rendant plus utile comme matériau de revêtement. Ils ont noté que les deux polyoléfines les plus populaires, polyéthylène et polypropylène, n'adhèrent pas bien parce qu'ils sont faits d'hydrogène et de carbone - pour devenir adhésifs, ils ont besoin d'oxygène. Des recherches antérieures ont montré que les poly(éthers vinyliques) (PVE) peuvent être fabriqués par polymérisation radicalaire, mais les résultats manquent de stéréochimie, ce qui signifie qu'ils ne sont pas très solides ou fiables. Cela a conduit les chercheurs à concevoir une nouvelle approche qui permettrait de contrôler le catalyseur lors de la fabrication de PVE, ce qui leur donnerait une stéréochimie bien définie en utilisant la polymérisation cationique. La stéréochimie fait référence à l'arrangement tridimensionnel des atomes qui composent les molécules et à l'impact que l'arrangement a sur les réactions chimiques.
Dans leur nouvelle approche, les chercheurs ont utilisé un acide phosphorique asymétrique combiné à un acide de Lewis (titane) pour forcer le monomère dans l'orientation souhaitée pendant la polymérisation ionique. L'organocatalyseur a permis aux chercheurs d'exercer un contrôle complet sur la stéréochimie résultante. Le polymère qu'ils ont créé était semi-cristallin, et les tests ont montré qu'il était à la fois résistant mécaniquement (comparable au polyéthylène) et hautement adhésif.
Foster et O'Reilly suggèrent que la nouvelle approche pourrait conduire au développement de revêtements adhésifs et de dispositifs médicaux. Ils notent également que la nouvelle approche est évolutive et se prête à divers types de traitement tels que la fusion, moulage et coloration. Ils notent également que le concept derrière la nouvelle approche semble être transférable à d'autres types de systèmes de polymérisation, ce qui suggère qu'une toute nouvelle classe de produits pourrait voir le jour.
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