Polypropyleen (PP) is een van de meest gebruikte kunststoffen ter wereld. Door de ruimtelijke oriëntatie van de propyleenbouwstenen en extra polaire componenten te regelen, het moet mogelijk zijn om een ​​nieuwe generatie aantrekkelijke, ontworpen, speciale kunststoffen, met verbeterde bevochtigbaarheid of verbeterde afbreekbaarheid, op basis van PP. In het journaal Angewandte Chemie , Japanse wetenschappers hebben de basis gelegd voor een nieuwe klasse palladiumkatalysatoren voor dergelijke polymerisaties.

De eigenschappen van PP hangen grotendeels af van de ruimtelijke oriëntatie van de individuele monomeren zoals ze worden toegevoegd aan de groeiende keten (tactiek). In atactische PP (aPP) is de oriëntatie willekeurig. In syndiotactische PP (sPP) de CH ₃ -zijgroepen op het monomeer wijzen afwisselend naar de twee zijden van de polymeerruggengraat. De meest gewilde versie - isotactische PP (iPP) waarin alle zijgroepen dezelfde kant op wijzen - heeft bijzonder gunstige mechanische eigenschappen. Opname van extra functionele, polaire monomeren in iPP is een belangrijke stap in de richting van de ontwikkeling van nieuwe kunststoffen.

Dit type copolymerisatie is sterk beperkt met conventionele Ziegler-Natta- en metalloceenkatalysatoren omdat typische polaire monomeren eerst moeten worden 'gemaskeerd'. Dit betekent dat ze moeten worden vastgemaakt aan speciale beschermende groepen. Met nikkel- en palladiumkatalysatoren, het is mogelijk om dit ontmaskerd te bereiken, maar met aanzienlijke verliezen in isotacticiteit. Er is enig succes geboekt met speciale nikkel- en palladiumfosfinecomplexen (een soort fosforhoudende organische verbinding), hoewel de synthese van deze katalysatoren moeilijk en tijdrovend is.

Onderzoekers van Kyoko Nozaki van de Universiteit van Tokio hebben nu een nieuwe aanpak ontwikkeld waarmee veel gemakkelijker geschiktere katalysatoren kunnen worden geproduceerd. De ruimtelijke oriëntatie van propyleenmonomeren tijdens polymerisatie wordt beïnvloed door de speciale ruimtelijke structuur (stereogeniteit) bij bepaalde koolstofatomen in de organische mentholsubstituenten op het fosfine. De onderzoekers wilden fosfineverbindingen ontwikkelen die aan het fosforatoom de vereiste stereogeniciteit hebben.

Om de vervelende synthetische uitdagingen waar we tot nu toe voor staan ​​te vermijden, ze ontwikkelden aanzienlijk snellere synthetische protocollen met behulp van opslagbare, modulaire bouwstenen en fosfinieten (een klasse van organische verbindingen die fosfor en zuurstof bevatten). Dit maakte de snelle en gemakkelijke synthese van veel verschillende fosfines en hun overeenkomstige palladiumcomplexen mogelijk. Een snel screeningproces leverde met succes geschikte katalysatorkandidaten op.

Op deze manier, de wetenschappers vonden katalysatoren die propyleen polymeriseren met polaire monomeren om copolymeren te vormen met een bijzonder hoge isotacticiteit - een materiaal dat ze isotactisch polair polypropyleen (iPPP) noemden.