Synthesis of high molecular weight five-arm star polymers by improved electrochemically mediated atom transfer radical polymerization

• Autorzy: Chmielarz P.

Identyfikatory

DOI

10.14314/polimery.2017.642

Warianty tytułu

PL

Synteza pięcioramiennych polimerów gwiaździstych o dużym ciężarze cząsteczkowym metodą ulepszonej kontrolowanej elektrochemicznie polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Star-like polymers were designed with α-D-glucose (GL) as the core and oligo(ethylene glycol) acrylate (OEGA) for the arms via an improved type of simplified electrochemically mediated atom transfer radical polymerization (seATRP) under preparative electrolysis conditions, utilizing only 40ppm of the catalyst system. The novelty of this work is to present the possibility of reducing the size of the platinum cathode in the reaction setup without significantly affecting the polymerization rate under constant potential/current conditions. This is an easier and cheaper solution than replacing it with other, expensive, non-platinum electrodes such as Au or Fe. The results obtained from nuclear magnetic resonance (¹H NMR) and gel permeation chromatography (GPC) analyses clearly confirm the controlled nature of the electrochemically mediated polymerization of OEGA.

PL

Stosując ulepszoną odmianę uproszczonej kontrolowanej elektrochemicznie polimeryzacji rodnikowej z przeniesieniem atomu (seATRP) otrzymano polimery gwiaździste z wykorzystaniem α-D-glukozy (GL) jako rdzenia i akrylanu oligooskyetylenu (OEGA) jako składowej ramion. Syntezę prowadzono w warunkach elektrolizy preparatywnej, z zastosowaniem bardzo małych stężeń katalizatora – na poziomie 40 ppm. Zbadano możliwości zmniejszenia rozmiaru katody platynowej w układzie reakcyjnym w stosunku do dotychczas używanych. Wykazano, że zmniejszenie to nie ma istotnego wpływu na szybkość polimeryzacji realizowanej w warunkach stałego potencjału/natężenia prądu. Zastosowane rozwiązanie jest łatwiejsze i tańsze niż stosowanie innych kosztownych katod nieplatynowych, takich jak Au lub Fe. Wyniki analiz wykonanych metodami magnetycznego rezonansu jądrowego (¹H NMR) i chromatografii żelowej (GPC) potwierdziły, że kontrolowana elektrochemicznie polimeryzacja OEGA przebiegała w sposób umożliwiający sterowanie tym procesem.

Słowa kluczowe

EN

polymer synthesis; glucose-based star polymers; simplified electrochemically mediated atom transfer polymerization; improved cathode

PL

synteza polimerów; polimery gwiaździste na bazie glukozy; uproszczona kontrolowana elektrochemicznie polimeryzacja rodnikowa z przeniesieniem atomu; ulepszona katoda

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2017
• Tom: T. 62, nr 9
• Strony: 642--649
• Opis fizyczny: Bibliogr. 45 poz., rys.

Twórcy

autor

Chmielarz P.

• Rzeszow University of Technology, Faculty of Chemistry, Department of Physical Chemistry, al. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów, Poland

Bibliografia

• [1] Wang J.S., Matyjaszewski K.: Journal of the American Chemical Society 1995, 117, 5614. http://dx.doi.org/10.1021/Ja00125a035
• [2] Matyjaszewski K., Miller P.J., Shukla N. et al.: Macromolecules 1999, 32, 8716. http://dx.doi.org/10.1021/Ma991146p
• [3] Braunecker W.A., Matyjaszewski K.: Progress in Polymer Science 2007, 32, 93. http://dx.doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2006.11.002
• [4] Cheng C.J., Bai X.X., Fan W.Q. et al.: Chemical Papers 2014, 68, 136. http://dx.doi.org/10.2478/s11696-013-0420-y
• [5] Williams V.A., Ribelli T.G., Chmielarz P., Park S., Matyjaszewski K.: Journal of the American Chemical Society 2015, 137, 1428. http://dx.doi.org/10.1021/ja512519j
• [6] Adali-Kaya Z., Tse Sum Bui B., Falcimaigne-Cordin A., Haupt K.: Angewandte Chemie International Edition 2015, 54, 5192. http://dx.doi.org/10.1002/anie.201412494
• [7] Seidi F., Zarei A.: Starch – Stärke 2016, 68, 644. http://dx.doi.org/10.1002/star.201500352
• [8] Wu W., Li J., Zhu W. et al.: Fibers and Polymers 2016, 17, 495. http://dx.doi.org/10.1007/s12221-016-5877-1
• [9] Rwei S.-P., Shu K.-T., Way T.-F. et al.: Colloid and Polymer Science 2016, 294, 291. http://dx.doi.org/10.1007/s00396-015-3775-5
• [10] Park S., Chmielarz P., Gennaro A., Matyjaszewski K.: Angewandte Chemie International Edition 2015, 54, 2388. http://dx.doi.org/10.1002/anie.201410598
• [11] Chmielarz P., Sobkowiak A., Matyjaszewski K.: Polymer 2015, 77, 266. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2015.09.038
• [12] Chmielarz P., Park S., Sobkowiak A., Matyjaszewski K.: Polymer 2016, 88, 36. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2016.02.021
• [13] Chmielarz P.: eXPRESS Polymer Letters 2016, 10, 810. http://dx.doi.org/10.3144/expresspolymlett.2016.76
• [14] Chmielarz P.: Polymer 2016, 102, 192. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2016.09.007
• [15] Lorandi F., Fantin M., Isse A.A., Gennaro A.: Polymer Chemistry 2016, 7, 5357. http://dx.doi.org/10.1039/C6PY01032F
• [16] Fantin M., Lorandi F., Isse A.A., Gennaro A.: Macromolecular Rapid Communications 2016, 37, 1318. http://dx.doi.org/10.1002/marc.201600237
• [17] Zhang X., Xia J., Matyjaszewski K.: Macromolecules 2000, 33, 2340. http://dx.doi.org/10.1021/ma991076m
• [18] Zheng Q., Zheng G.-H., Pan C.-Y.: Polymer International 2006, 55, 1114. http://dx.doi.org/10.1002/pi.2089
• [19] Sabadini E., do Carmo Egídio F., Cosgrove T.: Langmuir 2013, 29, 4664. http://dx.doi.org/10.1021/la304910v
• [20] Cai M., Zhang Z., Su X. et al.: Polymer 2014, 55, 4634. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2014.07.037
• [21] Yu J., Wang J., Wang C. et al.: Macromolecular Rapid Communications 2015, 36, 398. http://dx.doi.org/10.1002/marc.201400663
• [22] Massoumi B., Sorkhi-Shams N., Jaymand M., Mohammadi R.: RSC Advances 2015, 5, 21 197. http://dx.doi.org/10.1039/C5RA02121A
• [23] Aksakal R., Resmini M., Becer C.R.: Polymer Chemistry 2016, 7, 171. http://dx.doi.org/10.1039/C5PY01623A
• [24] Limer A.J., Rullay A.K., Miguel V.S. et al.: Reactive and Functional Polymers 2006, 66, 51. ht t p: //d x .do i .or g / 10 .1016/ j . r e a c t f u nc t po -lym.2005.07.024
• [25] Cui Y., Xu Y., Zhang J., Duan Q.: Journal of Polymer Research 2016, 23, 1. http://dx.doi.org/10.1007/s10965-016-0915-7
• [26] Mishra V., Kumar R.: Carbohydrate Polymers 2011, 83, 1534. http://dx.doi.org/10.1016/j.carbpol.2010.10.004
• [27] Saleh-Ghadimi L., Fathi M., Entezami A.A.: International Journal of Polymeric Materials and Polymeric Biomaterials 2014, 63, 246. http://dx.doi.org/10.1080/00914037.2013.830251
• [28] Bozukova D., Pagnoulle C., De Pauw-Gillet M.-C. et al.: Langmuir 2008, 24, 6649. http://dx.doi.org/10.1021/la7033774
• [29] Beija M., Li Y., Lowe A.B. et al.: European Polymer Journal 2013, 49, 3060. http://dx.doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2013.05.003
• [30] Basuki J.S., Esser L., Zetterlund P.B. et al.: Macromolecules 2013, 46, 6038. http://dx.doi.org/10.1021/ma401250f
• [31] Król P., Chmielarz P.: Progress in Organic Coatings 2014, 77, 913. http://dx.doi.org/10.1016/j.porgcoat.2014.01.027
• [32] Yeniad B., Ryskulova K., Fournier D. et al.: Polymer Chemistry 2016, 7, 3681. http://dx.doi.org/10.1039/C6PY00303F
• [33] Chmielarz P., Krys P., Park S., Matyjaszewski K.: Polymer 2015, 71, 143. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2015.06.042
• [34] Chmielarz P., Park S., Simakova A., Matyjaszewski K.: Polymer 2015, 60, 302. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2015.01.051
• [35] Sumerlin B.S., Neugebauer D., Matyjaszewski K.: Macromolecules 2005, 38, 702. http://dx.doi.org/10.1021/ma048351b
• [36] Li B., Yu B., Huck W.T.S. et al.: Angewandte Chemie International Edition 2012, 51, 5092. http://dx.doi.org/10.1002/anie.201201533
• [37] Li B., Yu B., Zhou F.: Macromolecular Rapid Communications 2013, 34, 246. http://dx.doi.org/10.1002/marc.201200653
• [38] Bessette R.R., Olver J.W.: Journal of Electroanalytical Chemistry and Interfacial Electrochemistry 1969, 21, 525. http://dx.doi.org/10.1016/S0022-0728(69)80329-3
• [39] Matyjaszewski K.: Israel Journal of Chemistry 2012, 52, 206. http://dx.doi.org/10.1002/ijch.201100101
• [40] Magenau A.J.D., Bortolamei N., Frick E. et al.: Macromolecules 2013, 46, 4346. http://dx.doi.org/10.1021/Ma400869e
• [41] Neugebauer D., Sumerlin B.S., Matyjaszewski K. et al.: Polymer 2004, 45, 8173. http://dx.doi.org/10.1016/j.polymer.2004.09.069
• [42] Plamper F.A., Becker H., Lanzendörfer M. et al.: Macromolecular Chemistry and Physics 2005, 206, 1813. http://dx.doi.org/10.1002/macp.200500238
• [43] Krieg A., Pietsch C., Baumgaertel A. et al.: Polymer Chemistry 2010, 1, 1669. http://dx.doi.org/10.1039/C0PY00156B
• [44] Winkler M., Montero de Espinosa L., Barner-Kowollik C., Meier M.A.R.: Chemical Science 2012, 3, 2607. http://dx.doi.org/10.1039/C2SC20402A
• [45] Cheng G., Böker A., Zhang M. et al.: Macromolecules 2001, 34, 6883. http://dx.doi.org/10.1021/ma0013962