가시 광선

Mar 24, 2024

Nature Communications 13권, 기사 번호: 3621(2022) 이 기사 인용

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광제어 리빙 중합은 최근 몇 년간 큰 주목을 받아왔습니다. 그러나 큰 성공에도 불구하고 광제어 리빙 양이온 중합에 대한 보고는 크게 제한적이었습니다. 우리는 여기서 트리스(2,4-디메톡시페닐)메틸륨 테트라플루오로보레이트를 광촉매로 사용하고 인산염을 4-메톡시스티렌의 중합을 위한 사슬 전달제(CTA)로 사용하여 탈색 가능하고 금속이 없으며 가시광선 제어가 가능한 살아있는 양이온 중합 시스템을 시연합니다. . 녹색 LED 광 조사 하에서의 이 중합 반응은 예측 가능한 몰 질량, 낮은 몰 질량 분산도(δ = 1.25) 및 순차 중합 능력을 포함하여 명확한 생활 특성을 보여줍니다. 또한, 광촉매 시스템은 탁월한 "on-off" 광 전환성을 구현하고 광 제어 양이온 중합에 대해 지금까지 36시간이라는 가장 긴 "오프 기간"을 보여줍니다. 또한, 중합 후 염기를 첨가하면 잔여 광촉매가 쉽게 비활성화되고 탈색됩니다. 본 연구는 새로운 유기 광촉매, 인산염 CTA 및 중합성 단량체뿐만 아니라 우수한 광안정성과 현장 탈색 능력이라는 새로운 특성을 사용하여 광 제어 살아있는 양이온 중합 시스템을 확장했습니다.

지난 10년 동안 외부 자극(기계적, 전기화학적 등)1,2,3,4,5에 의해 매개되는 살아있는 중합에 상당한 관심이 기울여졌습니다. 이러한 자극 중에서 광원의 사용은 중합체 사슬 길이의 제어와는 별도로 중합 공정의 시공간 제어에 대한 뛰어난 용량, 살아있는 특성에 의해 부여되는 낮은 분산성 때문에 매우 매력적입니다. 예를 들어, Hawker와 동료6,7가 개척한 광유도 원자 이동 라디칼 중합(photo-ATRP)은 지난 몇 년 동안 빠르게 개발되었으며 Ir(ppy)36, 페릴렌8을 비롯한 다양한 광촉매를 사용합니다. 10-메틸페노티아진9, N-아릴 페노티아진10, N,N-디아릴 디히드로페나진11, N-아릴 페녹사진12, 디메틸 디히드로아크리딘13, 산소 도핑된 안탄트렌14 및 복잡한 구조를 갖는 기타 유기 광촉매(OPC)15,16,17. Boyeret al. 다양한 광촉매와 티오카르보닐티오 화합물을 사슬 전달제(CTA)로 사용하여 가시광 유도 전자 전달 가역적 첨가 단편화 사슬 전달(PET-RAFT) 중합을 설계했는데, 이는 리빙 중합의 우수한 온-오프 전환을 보여주었습니다. 22,23,24,25. 가시광선에 의해 조절되는 개환 복분해 중합(ROMP)26,27 및 개환 중합(ROP)28,29,30도 보고되었습니다.

현재까지 비닐 단량체의 광조절 중합 전략은 주로 리빙 라디칼 중합(LRP)에 중점을 두었지만, 리빙 양이온 중합에 대한 적용은 놀랍게도 몇 가지 예외를 제외하고 간과되었습니다. 특히, 빛의 "온-오프" 조사 하에서 중합체 사슬의 리빙 성장을 효율적으로 제어할 수 있는 광 제어 리빙 양이온 중합은 거의 보고된 바가 없다. 그중 Fors와 동료들은 2,4,6-트리스(p-메톡시페닐)피릴륨 테트라플루오로보레이트(그림 1a)를 광환원 촉매로 사용하여 조사 시 제어된 몰 질량과 낮은 분산도를 갖는 폴리(비닐 에테르)를 합성함으로써 이를 개척했습니다. 청색 발광 다이오드(LED)32. 이 방법의 시간적 제어를 개선하기 위해 동일한 그룹은 보다 안정적인 이리듐 착물을 사용하여 사슬 성장의 우수한 "온-오프" 전환을 획득했습니다(그림 1a). Liao와 동료들은 나중에 비스포스포늄 염을 광촉매로 사용하여 비닐 에테르의 광 제어 살아있는 양이온 중합을 실현했습니다(그림 1a). 이러한 희귀한 예는 광 제어 리빙 양이온 중합 분야가 초기 단계에 있으며 새로운 광환원 촉매 및 단량체의 범위를 넓히는 것이 매우 까다롭다는 것을 보여줍니다.