مواد نرم هوای نازک

پلیمرهای فراوانی از شرکت₂

از آنجا که جهان متعهد به کاهش دی اکسید کربن خود است (CO₂)-یکی از انتشار گازهای گلخانه ای اساسی در سراسر جهان ، شیمیدان تعجب می کنند که چگونه فرآیندهای کربن منفی را ایجاد کنند تا به طور فعال گاز گلخانه ای را در مواد با ارزش افزوده قرار دهند. فناوری ضبط و ذخیره کربن (CCS) هدف از کاهش شرکت جوی است₂ غلظت اما یک سوال مهم باقی مانده است: فراتر از ذخیره سازی ، چگونه می توان آن را اسیر کرد₂ از پایدار استفاده می شود؟ مطمئناً ، پس از برآورده کردن تقاضای جهانی برای نوشیدنی های گازدار ، هنوز مقدار قابل توجهی وجود دارد که گزارش نشده است.

استفاده امیدوار کننده از شرکت اسیر شده₂ ساخت پلیمرها ، ایجاد مواد با ارزش از این گاز مشترک است. پلی کربناتهای آلیفاتیک ساخته شده توسط ترکیب CO₂ مونومرهای اپوکسی قبلاً نوید ساخت فیلم ها و پوشش های انعطاف پذیر را نشان داده اند. دانشمندان نیز سعی کرده اند CO را با هم ترکیب کنند₂ به طور مستقیم با اتیلن شیمیایی برای مواد اولیه فسیلی برای ایجاد پلاستیک سازگار با محیط زیست مشابه پلی اتیلن. متأسفانه ، این امر به دلیل ترمودینامیک جانبی دشوار بود ، و در نتیجه پلیمریزاسیون اتیلن به خودی خود بدون ترکیب CO₂حرف

با این حال ، واکنش CO₂ هیدروکربن دیگری متشکل از دو واحد اتیلن مرتبط با اتصال CC تحقق یافته است₂ و 2 برابر بوتادین “EVP” نامیده می شود. این مولکول برای چندین دهه شناخته شده است ، اما پتانسیل آن برای ایجاد مواد بادوام برای مدت طولانی مورد غفلت واقع شده است. در سال 2014 ، گروه نوزاکی پلیمریزاسیون EVP را توصیف کرد ، که منجر به موجی از نشریات روشهای جدید پلیمریزاسیون این مونومر و مشتقات آن در مواد نرم جذاب شد. به موازات ، سنتز این مولکول به طور مداوم در حال بهبود است.

پلاستیک دو گاز گرمایش آب و هوا

از زمان کشف پولی (EVP) ، ما از این سوال پرسیده ایم که آیا می توانیم یک بوتادین را با همکار آن جایگزین کنیم ، که حاوی یک گروه متیل اضافی است. اکنون نزدیک به 10 سال پس از کشف اولیه ما ، می توانیم از تلومریزاسیون CO گزارش دهیم₂ با ایزوپرن

نگاهی به ادبیات نشان داد که در دهه 80 ، شیمیدانان سعی در واکنش نشان دادند ، اما آنها فقط موفق به جداسازی مقادیر ناچیز از لاکتون مربوطه می شوند. تصور می شود که گروه های متیل اضافی باعث احتقان استریایی شده و برخی از مراحل کاتالیزوری را دلسرد می کنند. ما از چالش شیمیایی شیفته شدیم و وقتی نقش Isprene در سیاره خود را عمیق تر به نظر می رسیدیم ، تعجب کردیم که ایزوپرن به طور گسترده توسط جنگل ها پخش می شود (حدود 500 میلیون تن در سال تخمین زده می شود) که مربوط به انتشار جهانی متان ، منابع آب و هوایی شناخته شده است. ما فکر می کردیم که فراوانی را چرخانده است₂ و ایزوپرن در فرآیند آسان و لاکتون متراکم کاربردی می تواند یک واکنش جذاب برای شیمیدانان آلی باشد. علاوه بر این ، این می تواند به عنوان یک نقطه شروع جذاب برای راه اندازی موج دوم مواد بر اساس این مونومر بالقوه مرتبط با EVP باشد.

هنگامی که اولین آزمایشات را در آزمایشگاه انجام دادیم ، ما با شکست روبرو شدیم – تبدیل کم و فقط توسط محصولات بدون CO₂ شمول. ما به مطالعه پارامترهای واکنش خستگی ناپذیر ادامه دادیم و از یادگیری ساخته شده با آنالوگ بوتادین استفاده کردیم. سپس متوجه شدیم که تترابوتیل آمون استات یا TBAAC به طور خلاصه انتخاب بالایی را به محصول لاکتون مورد نظر تشویق می کند ، اگرچه عملکرد هنوز در رقم های تک پایین باقی مانده است. ما به تدریج موفق شدیم با تنظیم دقیق پارامترهای واکنش ، عملکرد را افزایش دهیم و سرانجام دریافتیم که ترکیب نمک (II) نمک ، لیگاند فسفین ، TBAAC و استونیتریل ، زیرا حلال بالاترین انتخاب و تبدیل را به ایزوپرن می دهد. همه چیز تا روزی که از بطری TBAAC ذکر شده خارج شدیم ، یکنواخت پیش می رفت. با دسته جدید ، این واکنش به حالت غیر انتخابی اصلی خود بازگشت و باعث سردرد ما شد تا اینکه مقدار آب را به عنوان یک دلیل اصلی جدا کنیم. با کنترل دقیق میزان آب ما توانستیم CO را تولید کنیم₂-eprene Lactone (“مشترک”) با اطمینان و در مقیاس گرم ، دستیابی به موفقیت.

پس از اتمام کار آزمایشی ، ما علاقه مند به درک مکانیسم واکنش بودیم و روی محاسبات DFT متمرکز شدیم تا به سؤالات مربوط به مسیر واکنش و انتخاب پاسخ دهیم. در حقیقت ، ما فقط دو از چهار ایزومر لاکتون ممکن را که روی کاغذ نقاشی کردیم جدا کردیم. این با Butadic متفاوت است ، زیرا “سر” و “دم” دو واحد ایزوپرن می توانند همزمان با تشکیل کمرنگ های مختلف باشند. طبق محاسبات ما ، کم رنگ سازی دو واحد ایزوپرن سریع است و می تواند در همه جهت گیری ها ظاهر شود ، اما قابل برگشت است. درج CO₂ سپس برای ایجاد یک اتصال CC جدید و نوع پالادیوم کربوکسیلات انجام می شود. مرحله برای محدود کردن گردش مالی چرخه ای است که پیوند CO را تشکیل می دهد. در تحول ، ما دو ایزومر را تشکیل دادیم ، یکی از سر تا دم و دیگری کمرنگ تر روی دم به دم. دومی انرژی کمتری است ، در حالی که اولی از سد پایین تر برای از بین بردن کاهنده استفاده می کند. ما همچنین دریافتیم که دو محصول بالقوه دیگر به دلیل موانع بسیار زیاد تشکیل نشده است.

از مونومر تا پلیمر

با مقادیر کافی مونومر Coonol در دست ما ، ما به سمت پلیمریزاسیون آن حرکت کردیم ، وظیفه ای که معلوم شد چالش برانگیزتر از حد انتظار است ، اغلب منجر به ترمیم یک مونومر می شود تا شکل گیری یک پلیمر. با الهام از کار قبلی خود ، می توانیم با عملکرد کلرید روی پلیمریزم و برخی از خصوصیات بدنی Polly Boy را کشف کنیم. مطالعات اولیه نشان داده است که پلی کویل دمای پایین تر از انتقال شیشه نسبت به Poly-EVP دارد ، که دلالت بر کاربردهای بالقوه در فیلم ها و پوشش ها دارد.

ما امیدواریم که این مطالعه باعث افزایش نوآوری های بیشتر در بهبود سنتز مونومر و بررسی کاربردهای عملی پلیمرهای به دست آمده از Co₂ و IsPren شود – دو مولکول ارگانیک فراوان در جو.