science >> Wetenschap >  >> Chemie

Polymeren klikken samen met behulp van groene chemie

Deze veerachtige structuren zijn helixvormige polymeren. De spiraalvormige spoelen worden aangegeven door heldere strepen in dit zijaanzicht van de minuscule draden ter grootte van een molecuul die op een oppervlak liggen. Een team van chemici gebruikte klikchemie om deze op SOF4 gebaseerde polymeren te bouwen. Deze afbeelding is gemaakt met atoomkrachtmicroscopie. Krediet:Han Zuilhof-lab

SOF 4 is een gas dat meer dan honderd jaar geleden werd ontdekt, maar zelden wordt gebruikt omdat het moeilijk te bereiden en zeer reactief is. Nu een samenwerking van chemici, waaronder Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL), professor John E. Moses, Nobelprijswinnaar K. Barry Sharpless en universitair hoofddocent Peng Wu, beide van Scripps Research, en Han Zuilhof van Wageningen Universiteit vonden een manier om het molecuul veilig in te zetten als bouwstenen voor nieuwe producten. In een paper in Natuurchemie , ze beschrijven een nieuwe set aanpasbare polymeren gemaakt van SOF 4 .

Het was een teaminspanning om het molecuul te temmen. Zuilhof zegt, "De doelen van de verschillende onderzoeksgroepen waren verschillend, maar we hebben al onze expertise gecombineerd om onze vele doelen te bereiken." Suhua Li, de hoofdauteur van de studie en een voormalig postdoc in het lab van Sharpless, begon met een klein vat met gas in het lab, maar nadat hij dat had opgebruikt, hij zegt, "er was geen SOF meer 4 overal ter wereld verkrijgbaar. Het grote potentieel van de SOF 4 scheikunde inspireerde me om het gas zelf te maken, ook al leek de procedure gevaarlijk."

de SOF 4 molecuul kan worden gebruikt als een hub om verschillende componenten aan elkaar te koppelen tot een modulaire familie van nieuwe en potentieel waardevolle materialen. Nog belangrijker, de wetenschappers ontdekten dat de reacties op een milieuvriendelijke manier konden worden uitgevoerd zonder gevaarlijke oplosmiddelen en vervuilende bijproducten - een vorm van wat chemici 'klikchemie' noemen.

Click-chemie stelt gebruikers in staat om twee moleculen met precisie aan elkaar te "klikken", snelheid, en betrouwbaarheid. Het team gebruikte SOF 4 om lange ketens te vormen - polymeren - met ruimte voor belangrijke wijzigingen. Mozes zegt:

Chemische structuur en modellen van het SOF4-afgeleide polymeer. Aan je linker kant, een zijaanzicht laat zien hoe de monomeren met elkaar verbonden zijn om een ​​gedraaid polymeer te vormen. Aan de rechterkant, een blik langs de schacht van een kleine polymeervezel laat zien dat deze zich oprolt tot een spiraal met een hol centrum. Krediet:Sidharam P. Pujari/Zuilhof lab

"Daarom is klikchemie geweldig, Echt! Deze polymeren zouden in één dag gemaakt kunnen worden. Zolang we het gas hebben, we zouden al die chemie in één dag kunnen doen, maak een polymeer, en pas het in één dag aan. Dat is ongelooflijk snel."

Met deze nieuwe chemie kunnen wetenschappers een enorme nieuwe bibliotheek van polymeren genereren, elk met zijn eigen specifieke eigenschappen en toepassingen in de ontdekking van geneesmiddelen en materiaalwetenschap. Sharpless zegt, "Het is het maken en breken van de ontluikende, groeiende polymeerverbindingen die ons toegang geven tot wat magisch lijkt."

Moses voegt toe:"De kans voor deze polymeren, I denk, is oneindig. Er zijn zoveel dingen die we ermee kunnen doen, Echt. We worden beperkt door onze verbeelding."