从糖生产聚合物

在丰富的和可持续的天然材料,糖可以用于生产聚合物,一项新的研究发表在欧洲杯足球竞彩美国化学学会杂志》上一直专注于研究糖的立体化学性质产生新类的商业上可行的聚合物。

研究:糖基聚合物与Stereochemistry-Dependent降解性和机械性能。图片来源:Pressmaster / Shutterstock.com

立体化学的影响在合成聚合物

天然化合物显示独特的结构和立体异构现象,可以通知研究机械的创建健壮的材料显示的行为定义为立体化学。欧洲杯足球竞彩

立体化学的影响在合成聚合物是公认的支柱。例如,聚丙烯的chain-packing行为是影响立体化学的关系邻近甲基聚合物的骨干。通过增加邻近单位的立构规整性,聚合物链的包装可以提高效率,导致结晶度增加,进而提高了聚合物的韧性和强度。

IIPU和IMPU热机的分析。(一)代表获得的应力与应变曲线在10毫米·分钟¹,22°C退火IIPU IMPU与杨氏模量(E)显示(插图:按电影IIPU IMPU)的照片。(b) DSC热分析图的第一加热和冷却循环退火(3天,22°C) IIPU和IMPU(实线和虚线= =加热扫描冷却扫描)。(c)的时间——温度叠加IIPU流变频率扫描和IMPU覆盖在130°c。链缠结分子量(M_e)IIPU IMPU显示。图片来源:斯塔布斯,C。J et al .,美国化学学会杂志》上

研究重要的生物塑料如聚乳酸也转向立体化学改善材料的热力学性能。欧洲杯足球竞彩然而,在聚乳酸和聚丙烯,在外载荷作用下塑性变形保留无论立体化学。这与天然橡胶的基本力学行为观察到的差异,显示弹性行为,杜仲胶,塑料。

生产功能糖的聚合物

Rigid-ring二环醚,它是由dehydrative环化糖己糖醇,具有独特的结构特点,可以传授几何异构现象,这也使得他们有吸引力的候选人作为单体。这些化合物中最常见的异山梨醇,来自葡萄糖。然而,isoidide isomannide,异山梨醇的立体异构体,在研究中没有受到应有的重视。

研究这些来自糖类的立体异构体聚合物合成的报道,但不具备详细的机械和/或热特性。因此,立体化学的影响尚未完全阐明历史和最近的研究。

isohexides是碗状的结构。isodorbide-based单体的聚合通常会产生regioirregular聚合物,除少数例外产生使用开环聚合或合成不对称isosorbide-based单体。这使得生产所需的力学效应的功能聚合物困难。

(一)的形象heat-compressed IIPU、IMPU co-II₅₀即时通讯₅₀,bl-II₅₀即时通讯₅₀为了说明结晶度差异。(b)大部分系统模拟co-II₅₀即时通讯₅₀和bl-II₅₀即时通讯₅₀说明isoidide分离(白色)和isomannide(红色)地区。(c)DSC热分析图的第一加热循环退火IIPU, IMPU co-II₅₀即时通讯₅₀,bl-II₅₀即时通讯₅₀在10 K·分钟¹。总焓(ΔH融化_米)计算从集成的融化过渡。(d)退火IIPU代表应力与应变拉伸曲线,IMPU,统计共聚物和物理混合在50/50 II / IM (n > 3)。机械测试了10毫米·分钟¹。(e)规范化IIPU减肥,IMPU co-II₅₀即时通讯₅₀,bl-II₅₀即时通讯₅₀光盘在1 M氢氧化钠_(aq)在45天25°C。n = 3。(f)表总结热机的混合的属性和共聚物相比IIPU IMPU均聚物:^一个杨氏模量;^b极限抗拉强度(ut);^c应变在休息。图片来源:斯塔布斯,C。J et al .,美国化学学会杂志》上

这项研究

这项研究发表在美国化学学会杂志》上从isosorbide-based调查生产功能性聚合物单体利用立体化学的影响。

作者推测,大部分材料的热化学性质可以通过利用不同构象的isomannide控制(endo-endo)和isoidide (exo-exo欧洲杯足球竞彩)。因此,这可以提供一个机会来调查调查isohexide的几何异构现象的影响。此外,regiochemical效果与异山梨醇的导数可以被克服。

作者报道基于isoidide线性聚合物的合成和isomannide (IIPU和IMPU)以及他们的特征。化学设计被允许对立体化学的影响,提供相关信息。有一个鲜明的对比之间观察到的力学性能IIPU IMPU,类似于橡胶和杜仲胶,IIPU显示塑料行为和IMPU显示弹性行为。

从计算的结果调查,作者发现,有一个潜在的立体化学的影响材料的超分子氢键相互作用。反过来,这似乎定义聚合物的力学性能。

力学性能的差异进一步利用作者通过立体异构体共聚和物理混合立体异构的均聚物。作者通过这样做,可以独立调节的热化学性质和水解降解性聚合物。

计算k_rel值预测海水退化isohexide-based聚合物和聚合物降解商业:解放军和PCL。图片来源:斯塔布斯,C。J et al .,美国化学学会杂志》上

总结研究的结果

新的研究提供了重要的信息背后的团队在立体化学的影响聚合物生产rigid-ring立体异构体的二环己糖醇的醚糖。调优和潜在的利用立体化学指导超分子相互作用之间的根本差异变形行为是明显的聚合物从isomannide和isoidide及其突出个人的机械特性。

最有趣的特点开发的系统研究人员是材料的不同属性的差异,否则化学计量的,构图是相同的。欧洲杯足球竞彩这源自这些材料的立体化学的不同的氢键。欧洲杯足球竞彩

作者也调查的退化行为IIPU IMPU,这是一个重要的考虑因素,因为越来越多的塑料污染问题,需要限制和减轻现代工业化社会所造成的环境破坏。定量和定性降解聚合物生产资料,这表明它们降解环境中。降解速度比IIPU IMPU预计,2数量级的速度比聚乳酸,这是一个领先的生物塑料。

简而言之,这项新研究发表在美国化学学会杂志》上表明立体化学的应用来优化聚合物的特性来自糖类和产生natural-derived功能材料,具有优越的降解在环境。属性操作提出了目前研究中无与伦比的在最先进的材料和打开与按需可调聚合物机械性能的可能性。欧洲杯足球竞彩

进一步的阅读

斯塔布斯,C。J et al。(2022)糖基聚合物与Stereochemistry-Dependent降解性和机械性能(在线)j。化学。Soc。144(3)页1243 - 1250 | pubs.acs.org。可以在:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.1c10278

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