Новости химической науки > Парниковые газы превращаются в полимеры

Ситуация, в соответствии с которой углекислый газ с теплоэлектростанций будет идти не в трубу и затем в атмосферу, а на расположенный поблизости производственный цех, в скором времени может оказаться вполне возможной. Дело в том, что представление о CO₂, как о нежелательном парниковом газе – лишь одна сторона медали, с другой же – он является источником углерода для различных процессов, в том числе – получения полимеров.

Исследователи из США разработали новый двухстадийный, протекающий в режиме one­pot процесс конверсии CO₂ и эпоксидов в поликарбонатные блок-сополимеры, содержащие одновременно гидрофильные и гидрофобные домены, способные агрегировать в наночастицы или мицеллы.

Рисунок из Angew. Chem. Int. Ed. doi: 10.1002/anie.201505076

Углекислый газ CO₂ и эпоксиды (реакционноспособные соединения с трехчленными циклами, содержащими два атома углерода и один - кислорода) могут вступать в реакцию образования поликарбонатов в присутствии определенных катализаторов. Этот процесс является менее опасной для окружающей среды альтернативой существующим методам получения поликарбонатов. Тем не менее, поскольку пока существующие поликарбонаты, полученные с использованием CO₂, гидрофобны и не содержат функциональных групп, их области применения ограничены. В особенности печально то обстоятельство, что такие поликарбонаты оказываются бесперспективными для биомедицины, где уже используется немалое количество биологически совместимых поликарбонатов.

Исследователи из группы Доналда Даренсборо (Donald J. Darensbourg) попробовали найти решение проблемы. Впервые исследователям удалось получить амфифильные поликарбонатные блок-сополимеры, в которых основой и гидрофильных, и гидрофобных блоков является CO₂. Также исследователям удалось инкорпорировать в полимеры значительное количество функциональных групп, в том числе и ионогенных. Поскольку подобрать строительные блоки для получения гидрофильных поликарбонатов непросто, исследователи пошли другим путем – сначала они получили полимер, а затем ввели водорастворимые функциональные группы с помощью постполимеризационной модификации.

Несмотря на две стадии – получение полимерной основы и ее модификацию – весь процесс можно провести в режиме one­pot: первоначально в реакционной смеси происходит взаимодействие CO₂ и пропиленоксида, затем – в реакционную систему вводится другой эпоксидный строительный блок – аллилглицидиловый эфир – эпоксид, содержащий двойную связь. Полимер, содержащий аллил-глицидиловые (здесь нужен дефис?) структурные звенья, растет на обоих концах уже образовавшегося поликарбоната, в результате чего образуется триблоксополимер, размер блоков которого может регулироваться.

На следующей стадии «тиол-еновая click-реакция» применяется для быстрого введения в полимер функциональных групп, обеспечивающих растворимость в воде. Некоторые из амфифильных поликарбонатов, полученных по новому способу, способны самоорганизовываться в наночастицы или мицеллы, что, как и способность ряда таких мицелл реагировать на изменения значения рН, может оказаться полезным в плане взаимодействия новых полимеров с биологически активными веществами и, следовательно – для применения в биомедицине.

Источник: Angew. Chem. Int. Ed. doi: 10.1002/anie.201505076

метки статьи: #атмосферная химия, #вопросы экологии, #нанотехнологии, #химическая технология, #химия полимеров