Professor Hideto Tsuji en assistent-professor Yuki Arakawa van de Toyohashi University of Technology hebben een methode ontwikkeld voor het synthetiseren van een "zuiver" alternerend copolymeer van L- en D-melkzuren waarin L- en D-melkzuren afwisselend zijn gerangschikt, d.w.z., een syndiotactisch poly(melkzuur). De resultaten van de huidige studie werden op 10 april gepubliceerd in Polymeerchemie , een tijdschrift gepubliceerd door de Royal Society of Chemistry (RSC). De resultaten van deze studie maken het mogelijk syndiotactische polyesters te synthetiseren waarin L- en D-type monomeren afwisselend zijn gerangschikt. Deze polyesters werden traditioneel beschouwd als moeilijk te synthetiseren. De huidige resultaten zullen naar verwachting de ontwikkeling van nieuwe polyesters met ongekende eigenschappen vergemakkelijken, zoals een goede productiviteit dankzij een snelle kristallisatiesnelheid.

Deze onderzoeksgroep doet fundamenteel en toegepast onderzoek naar biobased polymeren met een focus op "poly(melkzuur)s, " wat polyesters zijn die kunnen worden geproduceerd uit herbruikbare bronnen. Een voorbeeld van een dergelijk polylactide is zetmeel dat is afgeleid van maïs of aardappel. Poly(melkzuur)s zijn ook typisch bekend als "biologisch afbreekbare polymeren" en ondergaan hydrolyse in vivo, waarbij het melkzuur in afbraakproducten wordt gemetaboliseerd zonder het menselijk lichaam nadelig te beïnvloeden. Deze kenmerken kunnen worden gebruikt voor medische en milieu-inspanningen, bijvoorbeeld, voor steigermaterialen bij weefselregeneratie.

Melkzuur is een monomeer in poly(melkzuur)s en bevat L- en D-type monomeren, die een symmetrische relatie hebben, en poly(L-melkzuur) dat alleen bestaat uit L-type melkzuur en poly(D-melkzuur) dat alleen bestaat uit D-type melkzuur. Deze poly(melkzuur)s zijn ook bekend als "isotactische" poly(melkzuur)s. Poly(melkzuur) bevat ook poly(DL-melkzuur), die zowel L-melkzuur als D-melkzuur in gelijke hoeveelheden bezit. Poly(DL-melkzuur) bestaat voornamelijk uit "atactisch" poly(melkzuur) waarin L- en D-type melkzuren willekeurig zijn gerangschikt, en "syndiotactisch" poly(melkzuur) waarin afwisselend L- en D-type melkzuren zijn gerangschikt. Hoewel het eenvoudig is om atactisch poly(melkzuur) te synthetiseren, en syndiotactisch poly(melkzuur) kan worden gesynthetiseerd uit mesolactide (een cyclische ester bestaande uit één molecuul L-melkzuur en één molecuul D-melkzuur) met behulp van een bepaalde katalysator, syndiotactisch poly(melkzuur) synthetiseren met een zuiverheid van bijna 100% is buitengewoon moeilijk gebleken.

In de huidige studie, de onderzoekers zijn erin geslaagd een dimeer bestaande uit één molecuul L-melkzuur en één molecuul D-melkzuur te synthetiseren om een ​​"zuiver" alternerend copolymeer met L- en D-melkzuur te synthetiseren, d.w.z., een syndiotactisch poly(melkzuur), door het molecuulgewicht verder te verhogen door die dimeren met elkaar te verbinden (FIG. 1). De alternerende rangschikking van L- en D-melkzuur in dit gesynthetiseerde syndiotactische poly(melkzuur) is ongeveer 100%, en groothoekröntgendiffractie laat zien dat de kristalstructuur daarvan verschilt van poly(L-melkzuur) en poly(D-melkzuur) (waarbij atactisch poly(melkzuur) amorf is). Er is gevonden dat syndiotactisch poly(melkzuur) een uitstekende productiviteit heeft vanwege een hogere kristallisatiesnelheid dan isotactisch poly(melkzuur). In aanvulling, hoewel het een ander type polymeer is, Het is bekend dat syndiotactisch polystyreen verschilt van conventioneel polystyreen in termen van hoge thermische weerstand en hoge chemische weerstand. Als resultaat, de verschillende kenmerken van syndiotactisch poly(melkzuur) zullen naar verwachting sterk verschillen van die van isotactisch poly(melkzuur) en atactisch poly(melkzuur).

De onderhavige beschreven methode voor synthese kan ook worden toegepast op polyesters die zijn afgeleid van monomeren van verschillende optisch actieve hydroxycarbonzuren met een structuur die vergelijkbaar is met die van melkzuur, om daardoor een "zuiver" alternerend copolymeer van L- en D-type monomeren te synthetiseren, d.w.z., een syndiotactische polyester. Een syndiotactische polyester gesynthetiseerd met behulp van deze methode zal naar verwachting een nieuw materiaal zijn dat verschilt van isotactische en atactische polyesters, dat ongekende eigenschappen realiseert.