Een milieuvriendelijke en duurzame synthese van 'zwaargewicht' polymeren met zeer smalle molecuulgewichtsverdelingen is een belangrijk concept in de moderne polymeerchemie. Dankzij een nieuw foto-enzymatisch proces, Chinese onderzoekers hebben het bereik van mogelijke monomeren kunnen vergroten. Zoals gerapporteerd in het journaal Angewandte Chemie , de onderzoekers waren in staat om goed gedefinieerde lineaire en stervormige polymeren met ultrahoge molecuulgewichten te verkrijgen.

Omdat veel polymeereigenschappen sterk afhankelijk zijn van het molecuulgewicht, het is wenselijk om een ​​zo smal mogelijke verdeling van het molecuulgewicht te hebben. Precisiepolymeren met ultrahoge molecuulgewichten (> 1 t/mol) zouden interessante kandidaten zijn voor hoogwaardige elastomeren, lage concentratie hydrogels, fotonische materialen, duurzame coatings, en vlokmiddelen. Echter, dergelijke zwaargewicht polymeren zijn niet gemakkelijk te produceren met een uniforme verdeling van molecuulgewichten. De radicaalpolymerisaties die wijdverbreid worden gebruikt, zijn in dit opzicht bijzonder moeilijk te beheersen. moderne methoden, zoals RAFT-polymerisatie (RAFT:reversible add-fragmentation chain transfer) bieden een significant hogere mate van controle door de concentratie van reactieve radicalen zeer klein te houden. Een speciaal middel reageert omkeerbaar met de groeiende polymeerketens om een ​​niet-radicale soort te vormen. Telkens wanneer het tussenproduct dissocieert, nieuwe actieve radicalen worden gevormd. Dit vertraagt ​​de reactie en resulteert in langere, meer uniforme polymeerketens.

Ultrazware polymeren met nauwe gewichtsverdelingen waren voorheen alleen verkrijgbaar uit geconjugeerde monomeren, wat betekent verbindingen met ten minste twee C=C dubbele bindingen gescheiden door een enkele binding. Het is nooit mogelijk geweest om dergelijke polymeren te maken van niet-geconjugeerde polymeren waarvan de vinylgroep (-CH=CH ₂ ) is direct gebonden aan een niet-koolstofatoom.

Zesheng An (Jilin Universiteit, Changchun) en Ruoyu Li (Shanghai University) hebben deze uitdaging overwonnen met een eenvoudige, milieuvriendelijk, RAFT-polymerisatie die is gebaseerd op enzymatische fotokatalyse. Het enzym glucose-oxidase (GOx) oxideert glucose met zuurstof, het verminderen van de flavine-bevattende cofactor FAD tot FADH ^- . Deze laatste werkt als een fotokatalysator bij bestraling met zichtbaar licht, het starten van de radicale kettingreactie. GOx verbruikt de zuurstof die in de oplossing aanwezig is - een ander voordeel omdat zuurstof conventionele radicaalpolymerisaties verstoort en van tevoren moet worden verwijderd. De ketenvermeerderaars die ze gebruiken zijn xanthaten (zwavelhoudende carbonzuurderivaten).

De onderzoekers bereikten goed gedefinieerde lineaire en stervormige polymeren in bijna kwantitatieve opbrengst, evenals verschillende copolymeren met voorheen onbereikbare uniforme ultrahoge molecuulgewichten, uitgaande van niet-geconjugeerde monomeren. De reactie, die uitstekende controle over de compositie biedt, molecuulgewicht, en architectuur, is eenvoudig uit te voeren en vindt plaats onder milde omstandigheden (10 °C) in water.