JoVE - Journal of Visualized Experiments
JoVE Visualize
Contact Us
このページは機械翻訳されています。他のページは英語で表示される場合があります。 View in English

オルガノボロン触媒によるエポキシド混合物からの酸素豊富なブロックコポリマーの配列可逆的構成

  • 0MOE Key Laboratory of Macromolecular Synthesis and Functionalization, Department of Polymer Science and Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China.
Journal of the American Chemical Society +

|

2022年10月18日

|

2022年10月18日

PubMedで要約を見る

まとめ

この要約は機械生成です。

この研究では,混合エポキシドからブロックコポリマーを精密に合成するための新しい切り替え可能な触媒法が導入されています. この技術は,異なる大気条件下で異なるエポキシド反応性を活用して,配列制御を可能にします.

科学分野

  • ポリマー化学
  • カタリシス
  • 材料科学

背景

  • ブロックコポリマーは,切り替え可能な触媒とエポキシードリング開きポリメリゼーションを使用して合成されます.
  • エポキシードコンゲネルの配列制御されたポリメリゼーションは,同様のリングストレスのために困難でした.
  • 二機能オーガノボロン触媒は,エポキシード変換に希望を示しています.

研究 の 目的

  • エポキシド混合物からブロックコポリマーのための配列制御されたポリメリゼーション方法の開発.
  • ポリエーテルブロック-ポリカーボネートおよびポリエーテルブロック-ポリエステル共ポリマーの制御された合成のための切り替え可能な触媒を用いる.
  • 二機能オーガノボロン触媒を用いた選択的エポキシードリング開封のメカニズムを調査する.

主な方法

  • quaternaryアンモニア/フォスフォニウムを含む二機能オーガノボロン触媒を用いた操作的に単純な経路を開発した.
  • ターミナルまたは内部エポキシドの好ましいリング開封を達成するために,異なる大気 (CO2またはN2) の下で切り替え可能な触媒を使用します.
  • NMR,MALDI-TOF,およびゲル浸透クロマトグラフィを使用して合成されたブロックコポリマーを特徴づけました.
  • 反応メカニズムを解明するために,運動研究と密度関数理論 (DFT) の計算を行った.

主要な成果

  • 端末と内部のエポキシドの混合物から明確に定義されたポリエーテルブロックポリカーボネートコポリマーを合成しました.
  • 大気条件 (CO2またはN2) に基づく異なるエポキシドを選択的に開くことで示されたシーケンス制御.
  • CO2をサイクル無水化物で置き換え,ポリエーテルブロックポリエステル共ポリマーを合成するための方法論を拡張した.
  • 合成されたブロックコポリマーの構造と分子の重量を,高度な分析技術で確認した.

結論

  • スイッチ可能な触媒を用いたエポキシド混合物からの配列制御されたポリメリゼーションの最初の例を達成した.
  • 開発された方法は,様々な酸素豊富なブロックコポリマーを作成するための広範な基板の範囲を提供します.
  • この研究は,機能性ポリマーの制御された合成のための切り替え可能な触媒の能力を拡張します.

関連する概念動画

Preparation of Epoxides 03:00

8.0K

Overview
Epoxides result from alkene oxidation, which can be achieved by a) air, b) peroxy acids, c) hypochlorous acids, and d) halohydrin cyclization.
Epoxidation with Peroxy Acids
Epoxidation of alkenes via oxidation with peroxy acids involves the conversion of a carbon–carbon double bond to an epoxide using the oxidizing agent meta-chloroperoxybenzoic acid, commonly known as MCPBA. Since the O–O bond of peroxy acids is very weak, the addition of electrophilic oxygen of...

Hydroboration-Oxidation of Alkenes 03:08

8.7K

In addition to the oxymercuration–demercuration method, which converts the alkenes to alcohols with Markovnikov orientation, a complementary hydroboration-oxidation method yields the anti-Markovnikov product. The hydroboration reaction, discovered in 1959 by H.C. Brown, involves the addition of a B–H bond of borane to an alkene giving an organoborane intermediate. The oxidation of this intermediate with basic hydrogen peroxide forms an alcohol.

Borane as a reagent is very reactive, as the...

Acid-Catalyzed Ring-Opening of Epoxides 02:24

7.6K

Epoxides that are three-membered ring systems are more reactive than other cyclic and acyclic ethers. The high reactivity of epoxides originates from the strain present in the ring. This ring strain acts as a driving force for epoxides to undergo ring-opening reactions either with halogen acids or weak nucleophiles in the presence of mild acid. The acid catalyst converts the epoxide oxygen, a poor leaving group, into an oxonium ion, a better leaving group, making the reaction feasible. The...

Olefin Metathesis Polymerization: Ring-Opening Metathesis Polymerization (ROMP) 01:16

2.7K

Ring-opening metathesis polymerization or ROMP involves strained cycloalkenes as starting materials. The mechanism of ROMP proceeds by reacting cycloalkene with Grubbs catalyst to give metallacyclobutane intermediate which undergoes a ring-opening reaction to form new carbene. The new carbene reacts with another molecule of cycloalkene. Repetition of these steps leads to the formation of an unsaturated open-chain polymer product. All these steps are reversible, however, relieving the ring...

Base-Catalyzed Ring-Opening of Epoxides 02:26

8.8K

Due to their highly strained structures, epoxides can readily undergo ring-opening reactions through nucleophilic substitution, either in the presence of an acid or a base. The nucleophilic substitution reactions in the presence of acid are called acid-catalyzed ring-opening reactions, and nucleophilic substitution reactions in the presence of a base are called base-catalyzed ring-opening reactions. Epoxides undergo base-catalyzed ring-opening reactions in the presence of a strong nucleophile...

Preparation of Alcohols via Addition Reactions 02:15

6.4K

Overview
The acid-catalyzed addition of water to the double bond of alkenes is a large-scale industrial method used to synthesize low-molecular-weight alcohols. An acidic atmosphere is required to allow the hydrogen in the water molecule to act as an electrophile and attack the double bond in an alkene. The addition of a proton to the double bond creates a carbocation intermediate. The proton preferentially bonds to the less substituted end of the double bond to create a more stable carbocation...