Neue Publikation in Angewandte Chemie veröffentlicht
Eisen-Guanidin-Komplexe haben in den letzten Jahren außergewöhnliche Eigenschaften als Polymerisationskatalysatoren gezeigt: Sie waren die ersten robusten, biokompatiblen Katalysatoren, die eine höhere Polymerisationsaktivität als das industriell verwendete, aber giftige, Zinnoktanoat aufweisen. Des Weiteren eröffnen sie neue Synthesewege zu Blockcopolymeren, indem sie gleichzeitig Monomere mit verschiedenen funktionellen Gruppen via ATRP und ROP polymerisieren.
In dieser Veröffentlichung wird der Weg des Erfolgs fortgesetzt, indem ein einzelner Eisen-Guanidin-Katalysator vorgestellt wird, der als eines der wenigen Beispiele in der Lage ist, völlig unterschiedliche Mikrostrukturen in Copolymeren aus Lactid, Glycolid und ε-Caprolacton zu erzeugen. Der Katalysator ist unter unsterblichen Bedingungen aktiv, stabil bei Temperaturen von bis zu 180 °C und polymerisiert alle drei Monomere auf kontrollierte Weise. Durch die sequentielle Zugabe von ε-Caprolacton, gefolgt von Glycolid und Lactid, werden hochdefinierte Blockcopolymere mit engen Molmassenverteilungen zugänglich. Unter Verwendung eines bifunktionellen Co-Initiators können bis zu einem Pentablock-Copolymer PLA-b-PGA-b-PCL-b-PGA-b-PLA synthetisiert werden. Zufällige Copolymere hingegen werden durch Polymerisation einer Monomermischung und Erhöhung der Reaktionstemperatur auf 180 °C erhalten. Durch die hohe Temperatur werden Umesterungen verstärkt und die Polymerkette zu einem zufälligen Copolymer umgestaltet. Mechanistische Untersuchungen ergaben, dass ε-Caprolacton die treibende Kraft für die Synthese von statistischen Copolymeren ist, da sein aktives Kettenende eher eine Umesterung mit der bestehenden Polymerkette durchführt als ein verfügbares ε-Caprolacton-Monomer einzubauen.
Diese Erkenntnisse tragen wesentlich zum Verständnis von Copolymerisationsprozessen bei und ebnen daher den Weg für die Synthese von Biokunststoffen mit maßgeschneiderten Eigenschaften, die traditionelle Kunststoffe ersetzen können und so die aktuelle Umweltkrise, ausgelöst von Plastikmüll, beenden.
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