Door twee veelgebruikte monomeren samen te voegen tot een nieuw monomeer kun je de beste eigenschappen van die monomeren combineren, laat een Leuvens team zien in ChemSusChem.
Bij het ontwerpen van nieuwe polymeren is het tegenwoordig de kunst om meteen goed na te denken over afbreekbaarheid en recycleerbaarheid. Een goed voorbeeld zijn de poly(thio)lactides, die bestaan uit esterverbindingen of thio-esterverbindingen (met zwavel). Beiden hebben zo hun voors en tegens. An Sofie Narmon, Michiel Dusselier en collega’s van de KU Leuven wilden die ‘voors’ combineren door een monomeer te maken dat de ester en thio-ester samenvoegt.
Poly(thio)lactides maak je uit lactides en thiolactides, ringvormige moleculen met respectievelijk ester- en thio-esterdelen. Het grootste verschil tussen de twee is de snelheid waarmee ze polymeriseren en de manier waarop ze degraderen. Beiden polymeriseren door de ring te openen, maar de zwavelbindingen in thiolactide maken dat makkelijker, waardoor je de polymerisatiereactie meestal moet koelen, wil je hem compleet laten verlopen. Het nadeel van thiolactides is dat ze waarschijnlijk niet biodegradeerbaar zijn, waar de esters dat wel zijn.
Het Leuvense team heeft de twee losse onderdelen van de lactides en thiolactides nu gecombineerd tot een niet eerder gepubliceerde monothiolactide, een ringvormig molecuul met zowel een ester als een thio-ester groep. Ze wilden dat doen met een zo hoog mogelijke atoomeconomie door directe condensatiereacties, maar dat resulteerde in erg lage opbrengsten. Ze pasten daarom wat minder ‘groene’ reactiecondities toe en moedigen anderen aan om een betere, groenere synthese te vinden.
Ondanks de tegenvallende opbrengst was de ring opening polymerisatie (ROP) van monothiolactide erg efficiënt en beter dan die van thiolactide. De resulterende polymeren hadden een hoge molaire massa tot wel 258 kg/mol. Ter vergelijking: pogingen tot copolymerisatie van lactide met thiolactide resulteerde in polymeren met een molaire massa van slechts 3 – 15 kg/mol.
De ROP leek meer op die van lactide, zagen de onderzoekers. Daarom probeerden ze een copolymerisatie van monothiolactide met lactide. Dat ging verrassend goed en baant de weg voor polyesters met een aanpasbare hoeveelheid zwavel die je erin kunt verwerken. Met ook nog eens een efficiëntere depolymerisatie dan bij polythiolactide, lijkt monothiolactide een veelbelovend monomeer.
Narmon, A.S. et al. (2024) ChemSusChem e202400134, DOI: 10.1002/cssc.202400134
Nog geen opmerkingen