TỔNG HỢP PMMA BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRÙNG HỢP CHUYỂN ĐỔI GỐC TỰ DO NGUYÊN TỬ DƯỚI TÁC DỤNG CỦA ÁNH SÁNG SỬ DỤNG CHẤT XÚC TÁC HỮU CƠ MỚI DỰA TRÊN PERYLENE-PHENOXAZINE
Tóm tắt
Trong nghiên cứu này, Poly(methyl methacrylate) (PMMA) được tổng hợp bằng phương pháp O-ATRP sử dụng một chất xúc tác hữu cơ mới dựa trên 10-(perylen-yl)-10H-phenoxazine (PHP) dưới tác dụng của ánh sáng UV ở nhiệt độ phòng. Mục tiêu của nghiên cứu nhằm chứng minh khả năng của xúc tác PHP trong tổng hợp PMMA bằng phản ứng O-ATRP dưới tác dụng ánh sáng và đưa ra một tỉ lệ mol phù hợp giữa các tác chất tham gia quá trình phản ứng để đạt được PMMA có khối lượng phân tử phù hợp và độ đa phân tán thấp. Trong quá trình phản ứng O-ATRP, ảnh hưởng của các điều kiện phản ứng bao gồm tỉ lệ mol của hàm lượng monome, chất khơi mào, loại dung môi và thời gian phản ứng lên quá trình trùng hợp PMMA đã được nghiên cứu. Sản phẩm PMMA được phân tích bằng phương pháp đo sắc kí thẩm thấu gel (GPC) để đánh giá ảnh hưởng của từng điều kiện phản ứng lên polyme. Các kết quả thực nghiệm cho thấy hiệu suất chuyển hóa monome MMA cao khi dùng chất xúc tác quang hữu cơ mới PHP (~ 75%). Trong các điều kiện khảo sát, nồng độ chất xúc tác quang PHP và thời gian trùng hợp có ảnh hưởng mạnh lên độ chuyển hóa và độ đa phân tán của PMMA tạo thành. Ngược lại, nồng độ chất khơi mào không có ảnh hưởng lớn đến kết quả của quá trình phản ứng O-ATRP. Ngoài ra, các đặc tính của PMMA phụ thuộc lớn vào độ phân cực của dung môi hòa tan. Dung môi có độ phân cực càng thấp dẫn đến độ chuyển hóa càng cao và do đó khối lượng phân tử của polyme càng lớn. Với độ chuyển hóa được gia tăng, phản ứng O-ATRP dựa trên xúc tác quang PHP đã chứng minh có thể tạo ra PMMA với khả năng kiểm soát tốt, với độ đa phân tán nhỏ hơn 1.5. Với hệ phản ứng tối ưu với tỉ lệ mol giữa các tác chất [Monome]:[Chất khơi mào]:[Chất xúc tác PHP] = [100]:[1]:[0.05] dưới tác dụng của ảnh sáng UV trong 8 giờ đã tạo ra PMMA có Mn = 28,360 và độ đa phân tán Đ = 1.25.
Từ khóa
Toàn văn:
PDF (English)Trích dẫn
Bhattacherjee, A., Sneha, M., Borrell, L., Amoruso, L., Oliver, G., Tyler, J., & Clark, I. P. (2021). Orr-Ewing A J. Singlet and triplet contributions to the excited-state activities of dihydrophenazine, Phenoxazine, and phenothiazine organocatalysts used in atom transfer radical polymerization. Journal of the American Chemical Society, 143, 3613-3627. Retrieved from https://doi.org/10.1021/jacs.1c00279
Borrell, L. Sneha, L., Bhattacherjee, A., Clark, I. P., & Orr-Ewing A. J. (2020). Mapping the multi-step mechanism of a photoredox catalyzed atom-transfer radical polymerization reaction by direct observation of the reactive intermediates. Chemistry Science, 11, 4475-4481. Retrieved from https://doi.org/10.1039/D0SC01194K.
Corbin, D. A., & Miyake, G. M. (2022). Photoinduced Organocatalyzed Atom Transfer Radical Polymerization (O-ATRP): Precision Polymer Synthesis Using Organic Photoredox Catalysis. Chemical Reviews. 122(2), 1830-1874. Retrieved from https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00603
Liu, X., Zhang, L., Cheng, Z., & Zhua, X. (2016). Metal-free photoinduced electron transfer–atom transfer radical polymerization (PET–ATRP) via a visible light organic photocatalyst. Polymer Chemistry, 3, 1-12; Retrieved from https://doi.org/10.1039/C5PY01765C
Matyjaszewski, K., Jakubowski, W., Min, K., Tang, W., Huang, J., Braunecker, A. W., & Tsarevsky, V. N. (2006). Diminishing catalyst concentration in atom transfer radical polymerization with reducing agents. PNAS, 103(42), 15309-15314. Retrieved from https://doi.org/10.1073/pnas.0602675103
Matyjaszewski, K. (2012). Atom Transfer Radical Polymerization: From Mechanisms to Applications. Israel Journal of Chemistry, 52, 206-220. Retrieved from https://doi.org/10.1002/ijch.201100101
McCarthy, B., Sartor, S., Cole, J., Damrauer, N., & Miyake, M. G. (2020). Solvent Effects and Side Reactions in Organocatalyzed Atom Transfer Radical Polymerization for Enabling the Controlled Polymerization of Acrylates Catalyzed by Diaryl Dihydrophenazines. Macromolecules, 53(21), 9208-9219. Retrieved from https://doi.org/10.1021/acs.macromol.0c02245
Miyake, G. M., & Theriot, J. C. (2014). Perylene as an Organic Photocatalyst for the Radical Polymerization of Functionalized Vinyl Monomers through Oxidative Quenching with Alkyl Bromides and Visible Light. Macromolecules, 47, 8255-8261. Retrieved from https://doi.org/10.1021/ma502044f
Pan, X., Fang, C., Fantin, M., Malhotra, N., So, W. Y., … Matyjaszewski K. (2016). Mechanism of Photoinduced Metal-Free Atom Transfer Radical Polymerization: Experimental and Computational Studies. Journal of the American Chemical Society, 138(7), 2411-2425. Retrieved from: https://doi.org/10.1021/jacs.5b13455
Pearson, R. M, Lim, C. H., McCarthy, B. G., Musgrave, C. B., & Miyake, G. M. (2016). Organocatalyzed atom transfer radical polymerization using N-aryl phenoxazines as photoredox catalysts. Journal of the American Chemical Society, 138(35), 11399-11407. Retrieved from https://doi.org/10.1021/jacs.6b08068
Quasdorf, K., Murray, I. J., Nguyen, H., Elip, S. V., Ericson. A., … Caille S. (2022). Development of a Continuous Photochemical Bromination/Alkylation Sequence En Route to AMG 423. Organic Process Research & Development, 26(2), 458-466. Retrieved from https://doi.org/10.1021/acs.oprd.1c00469
Swisher, N. A., Corbin, D. A., & Miyake, M. G. (2021). Synthesis, Characterization, and Reactivity of N-Alkyl Phenoxazines in Organocatalyzed Atom Transfer Radical Polymerization. ACS Macro Letters, 10(4), 453-459. Retrieved from https://doi.org/10.1021/acsmacrolett.1c00055
Theriot, J. C., Lim, C. H., Yang, H., Ryan, M. D., Musgrave, C. B., & Miyake, G. M. (2016). Organocatalyzed atom transfer radical polymerization driven by visible light. Science, 352, 1082-1086. Retrieved from https:// doi.org/ 10.1126/science.aaf3935
Theriot, J. C., McCarthy, B. G., Lim, C. H., & Miyake, G. M. (2017). Organocatalyzed Atom Transfer Radical Polymerization: Perspectives on Catalyst Design and Performance. Macromolecular Rapid Communication, 38, 1-12. Retrieved from https://doi.org/10.1002/marc.201700040
Tran, M. H., Phan, T. N. L., Le, V. T., Truong, T. T., Nguyen, H. T., … Nguyen T H. (2019). Phenothiazine Derivative as Organic Photocatalyst for Metal Free Atom Transfer Radical Polymerization. Polymer (Korea), 43(4), 496-502. Retrieved from https://doi.org/10.7317/pk.2019.43.4.496
Truong, P. N., Jones, R. G., Bradford, G. K., Konkolewicz, D., & Anastasaki, A. (2021). A comparison of RAFT and ATRP methods for controlled radical polymerization. Nature Reviews Chemistry, 5, 859-869. Retrieved from https://doi.org/10.1038/s41570-021-00328-8
Vieira, P. R., & Lona, F. M. (2016). Optimization of reaction conditions in functionalized polystyrene synthesis via ATRP by simulations and factorial design. Polymer Bulletin, 73, 1795-1810. Retrieved from https://doi.org/10.1007/s00289-015-1577-z
Vo, H. T., Le, T. H., Nguyen, T. A., Ho, Q. N., Le, V. T.,… Nguyen, T. H. (2020). Synthesis of novel organocatalyzed phenoxazine for free metal atom transfer radical polymerization. Polímeros, 30(2), e2020018. Retrieved from https://doi.org/10.1590/0104-1428.10119
DOI: https://doi.org/10.54607/hcmue.js.20.9.3928(2023)
Tình trạng
- Danh sách trống