Видимый свет

Mar 24, 2024

Nature Communications, том 13, номер статьи: 3621 (2022) Цитировать эту статью

4772 Доступа

9 цитат

13 Альтметрика

Подробности о метриках

В последние годы большое внимание уделяется фотоконтролируемой живой полимеризации. Однако, несмотря на большой успех, данные о фотоконтролируемой живой катионной полимеризации были весьма ограниченными. Здесь мы демонстрируем новую бесцветную, не содержащую металлов и управляемую видимым светом живую катионную систему полимеризации с использованием тетрафторбората трис (2,4-диметоксифенил) метилия в качестве фотокатализатора и фосфата в качестве агента передачи цепи (СТА) для полимеризации 4-метоксистирола. . Эта реакция полимеризации под облучением зеленым светодиодом демонстрирует четкие жизненные характеристики, включая предсказуемую молярную массу, низкую дисперсию молярной массы (р = 1,25) и способность к последовательной полимеризации. Кроме того, фотокаталитическая система обеспечивает превосходную фотопереключаемость «включения-выключения» и показывает самый длинный период «выключения» - 36 часов на сегодняшний день для фотоконтролируемой катионной полимеризации. Кроме того, остаточный фотокатализатор легко дезактивируется и обесцвечивается добавлением основания после полимеризации. Настоящее исследование расширило фотоконтролируемые живые катионные полимеризационные системы новыми органическими фотокатализаторами, фосфатным СТА и полимеризуемым мономером, а также новыми свойствами превосходной фотостабильности и способности к обесцвечиванию in-situ.

В последнее десятилетие значительное внимание уделяется живым полимеризациям, опосредованным внешними стимулами (механическими, электрохимическими и т. д.)1,2,3,4,5. Среди этих стимулов использование источника света очень привлекательно из-за его большой способности пространственно-временного управления процессом полимеризации, помимо контроля длины полимерных цепей, низкой дисперсности, обусловленной их живучестью. Например, в последние несколько лет была быстро разработана фотоиндуцированная радикальная полимеризация с переносом атома (фото-ATRP), впервые разработанная Хокером и его коллегами6,7, в которой используются различные фотокатализаторы, включая Ir(ppy)36, перилен8, 10-метилфенотиазин9, N-арилфенотиазин10, N,N-диарилдигидрофеназин11, N-арилфеноксазин12, диметилдигидроакридины13, допированный кислородом антантрен14 и другие органические фотокатализаторы (ОПК) со сложной структурой15,16,17. Бойер и др. разработали видимую фотоиндуцированную полимеризацию с обратимым присоединением, фрагментацией и переносом цепи (PET-RAFT) с использованием различных фотокатализаторов и тиокарбонилтиосоединений в качестве агента переноса цепи (CTA), которая показала превосходное включение-выключение живой полимеризации18,19,20,21, 22,23,24,25. Также сообщалось о метатезисной полимеризации с раскрытием цикла (ROMP)26,27 и полимеризации с раскрытием цикла (ROP)28,29,30, регулируемой видимым светом.

До настоящего времени стратегия фоторегулируемой полимеризации виниловых мономеров в основном была сосредоточена на живой радикальной полимеризации (LRP), в то время как ее применение к живой катионной полимеризации неожиданно упускалось из виду, за некоторыми исключениями31,32,33,34. В частности, редко сообщалось о фотоконтролируемой живой катионной полимеризации, при которой живой рост полимерной цепи можно эффективно контролировать при облучении светом в режиме «включения-выключения». Среди них Форс и его коллеги впервые применили 2,4,6-трис(п-метоксифенил)пирилий тетрафторборат (рис. 1а) в качестве фотоокислительно-восстановительного катализатора для синтеза поли(виниловых эфиров) с контролируемой молярной массой и низкой дисперсией при облучении. синих светодиодов (LED)32. Стремясь улучшить временной контроль этого метода, та же группа использовала более стабильные комплексы иридия, чтобы добиться превосходного переключения роста цепи «вкл-выкл» (рис. 1а)33. Позже Ляо и его коллеги осуществили фотоконтролируемую живую катионную полимеризацию виниловых эфиров, используя соли бисфосфония в качестве фотокатализаторов (рис. 1а)34. Эти редкие примеры показывают, что область фотоконтролируемых живых катионных полимеризаций находится в зачаточном состоянии, а расширение области применения новых фотоокислительно-восстановительных катализаторов и мономеров крайне важно35,36.