Platform voor professionals in de chemie & life sciences
Nieuws

Organici bouwen wenteltrap

Met een ruggengraat van triptyceen kun je makkelijker speciale polymeren in een helixstructuur synthetiseren. De resulterende helixladderpolymeren vormen de start van een nieuwe categorie materialen, meldt een internationaal team van Japanse en Amerikaanse onderzoekers in Journal of the American Chemical Society.

Als mogelijke toepassingen noemen Tomoyuki Ikai, Timothy Swager en collega’s van de universiteit van Kanazawa en MIT onder andere ‘nanokanalen voor molecuul- en iontransport’, ‘organische elektronica’ en gebruik als ‘functionele gastheer door de ruggengraat verder te modificeren’.

Het ‘ladder’-gedeelte van de ladderpolymeren kun je zien als een dubbelstrengspolymeer waarvan de verbindingen op die van een ladder lijken. Met andere woorden, aangrenzende ringstructuren in een ladderpolymeer hebben twee of meer atomen gemeen en vormen zo dus ‘intramoleculaire treden’. De ‘treden’ zorgen er ook voor dat het geheel veel meer rigide is dan reguliere polymeren.

Een helixpolymeer bestaat dan weer uit aan elkaar geregen moleculen die een helix vormen, zoals dat bij DNA en veel eiwitten het geval is. Zowel ladderpolymeren als helixpolymeren zijn al eerder gemaakt, en het eerste asymmetrische (chirale) helixladderpolymeer zelfs al in 1997. In laatstgenoemde publicatie was het alleen wel nodig om met metaalcoördinatie de chiraliteit in het polymeer in te brengen en te behouden.

De auteurs hebben nu een nieuwe manier bedacht om chiraliteit in de helixladderpolymeren te krijgen, waarbij de synthese ook nog simpel is en hoge opbrengsten genereert. Ze bouwen het polymeer op basis van triptyceen, een structuur die je voor je kunt zien als een soort waterrad. Zonder toevoegingen is dat molecuul symmetrisch, maar door een paar aanpassingen te doen aan de aromatische ringen kun je er asymmetrie (chiraliteit) in creëren.

In dit geval gebruikten de onderzoekers dijoodtriptyceen. Om te beginnen vervingen ze het jodide via Suzuki-Miyaura koppeling door een aromatische ring waaraan ze onder andere een alkyngroep hadden gehangen. Met die bouwsteen aan het triptyceenmolecuul geplakt, kun je door middel van elektrofiele aromatische substitutie en triflaatzuur een ringsluitingsreactie bewerkstelligen in het molecuul zelf, zonder dat er detecteerbare bijproducten ontstaan.

Het Japans-Amerikaanse team onderscheidt zijn werk van de eerder gesynthetiseerde helixpolymeren doordat ze het polymeer geheel linksdraaiend óf geheel rechtsdraaiend hebben weten te maken, net zoals bijvoorbeeld DNA uit enkel linksdraaiende aminozuren bestaat. Ook is metaalcoördinatie niet nodig omdat de ‘treden’ van het polymeer de helix in stand houden.

Het pi-elektronensysteem van het helixladderpolymeer staat daarnaast parallel aan de as van de helix, in plaats van dat het in het vlak van de helix staat wat bij eerdere helixladderpolymeren het geval is. Het parallelle pi-systeem zorgt voor meer toepassingen: het maakt het mogelijk om pi-pi-interactie te creëren tussen het polymeer en andere moleculen, polymeren en koolstofnanobuisjes.

Ontvang de nieuwsbrief

Meld je aan voor de nieuwsbrief en blijf op de hoogte van het laatste nieuws van C2W.

Meld je nu aan!

Wordt abonnee/lid

Logo KNCV

Sluit nu een abonnement af of word lid van de KNCV en ontvang elke week het laatste nieuws, digitaal of op papier. 

Sluit nu een abonnement af!