Un gruppo di ricercatori ha sviluppato un modo più facile e veloce per ottenere polimeri contenenti zolfo, principalmente polisolfati e polisulfonati, che potrebbe abbassare il costo della produzione su larga scala.
Il risultato di questo lavoro, pubblicato su Nature Chemistry e Angewandte Chemie, apre le porte per la creazione di nuovi prodotti da questa classe di polimeri con molti meno sottoprodotti pericolosi. Questa tecnica di reazione – soprannominata SuFEx da sulfur(VI) fluoride Exchange – combinata con una nuova classe di catalizzatori che aumentano la velocità di reazione, potrebbe essere utilizzata per fare qualsiasi cosa, dalle bottiglie per l’acqua e le custodie dei telefoni mobili alle apparecchiature mediche ed i vetri antiproiettile.
Quando viene scoperta una molecola utile, ci sono poche reazioni che un chimico può usare e che siano abbastanza semplici ed efficienti da garantire i requisiti della produzione industriale di uno scale up economicamente sostenibile. Nel 2001 il Nobel K. Barry Sharpless ha introdotto un nuovo concetto nella chimica organica noto come “click chemistry”, descrivendo una combinazione di reazioni controllabili altamente reattive che portano a rese elevate e richiedono poca o nessuna purificazione.
Seguendo l’esempio della natura, le “click reactions” seguono protocolli semplici, usano materie prime facilmente disponibili, lavorano in condizioni blande con reagenti non pericolosi. La “click chemistry” è diventata un valido strumento per generare vaste collezioni di composti potenzialmente utili a cui le industrie guardano per scoprire nuove medicine e materiali.
Utilizzando la SuFEx click reaction gli scienziati hanno creato lunghe molecole contenenti zolfo denominate polisolfati e polisulfonati. Il lavoro è stato compiuto da ricercatori del Lawrence Berkeley National Laboratory’s Molecular Foundry in collaborazione con un team guidato dai professori Sharpless e Peng Wu dello Scripps Research Institute.
La reazione SuFEx, introdotta come una nuova famiglia di “click reactions” nel 2014, crea velocemente ed in modo affidabile nuovi legami, connettendo vari composti con solfati o sulfonati.
I polisolfati si sono subito dimostrati potenziali concorrenti del policarbonato, ma sono stati raramente usati in applicazioni industriali a causa della mancanza di semplicità ed affidabilità dello scale up del processo di sintesi.
Per superare questi limiti la SuFEx è stata ottimizzata dopo aver sperimentato vari catalizzatori e reagenti; quindi sono state valutate le proprietà dei polimeri ottenuti e verificato che essi fossero termicamente stabili.
Nel processo di sintesi i polimeri sono assemblati partendo da molecole piccole, come quando si infila una definita sequenza di perle in una collana. Per sintetizzare un polisufonato sono stati identificati come precursori l’etenesulfonilfluoruro-ammina/anilina e l’etere del bisfenolo, come catalizzatore i sali bifluoruro. La conversione dei reagenti in prodotti è avvenuta in meno di unâ’ora con una resa del 99%.
I ricercatori hanno verificato che questo tipo di reazione richiede da 100 a 1000 volte meno catalizzatore degli altri metodi conosciuti, portando quindi a molto meno residuo pericoloso. I sali di bofluoruro sono anche molto meno corrosivi degli altri catalizzatori e permettono l’utilizzo di un range maggiore di precursori, il che fa sperare di poter arrivare ad un maggiore uso in applicazioni industriali.
Fonte:
Scientists Develop Polysulfate Plastics, a Potential Polycarbonate Competitor Specialchem 14/08/2017
