p Uma equipe de pesquisadores desenvolveu uma maneira mais rápida e fácil de fazer polímeros contendo enxofre que reduzirá o custo da produção em grande escala. p A conquista, publicado em Química da Natureza e Angewandte Chemie , abre a porta para a criação de novos produtos dessa classe de polímeros, ao mesmo tempo em que produz resíduos muito menos perigosos. A técnica de reação dos pesquisadores, apelidado de SuFEx para troca de fluoreto de enxofre (VI), combinado com uma classe recém-identificada de catalisadores que aceleram as reações, poderia ser usado para fazer de tudo, desde garrafas de água e estojos para telefones celulares até dispositivos médicos e vidro à prova de balas.

p Quando uma molécula útil é descoberta, existem poucas reações que os químicos podem usar que sejam simples e eficientes o suficiente para atender aos requisitos de produção industrial para aumento de escala com custo reduzido. Em 2001, O Prêmio Nobel K. Barry Sharpless introduziu um novo conceito para a química orgânica conhecido como "química do clique, "descrevendo um conjunto de controláveis, reações altamente reativas que são de alto rendimento e requerem pouca ou nenhuma purificação.

p Seguindo o exemplo da natureza, as reações de clique seguem protocolos simples, usar materiais de partida prontamente disponíveis, e trabalhar sob condições de reação moderadas com reagentes de partida benignos. A química do clique tornou-se uma ferramenta valiosa para gerar grandes bibliotecas de compostos potencialmente úteis à medida que as indústrias procuram descobrir novos medicamentos e materiais.

p Cientistas da Fundição Molecular do Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), uma instalação especializada em ciência em nanoescala, trabalhou com uma equipe liderada por Sharpless e Peng Wu, professores do Scripps Research Institute (TSRI). A equipe criou longas cadeias de moléculas contendo enxofre ligadas, denominados polissulfatos e polissulfonatos, usando uma reação de clique SuFEx.

p "A química do clique é uma ferramenta poderosa para descoberta de materiais, mas os químicos sintéticos muitas vezes não estão bem equipados para caracterizar os polímeros que eles criam, "disse Yi Liu, diretor da instalação de Síntese Orgânica na Fundição Molecular. "Podemos fornecer um amplo espectro de experiência e instrumentação que pode expandir o escopo e o impacto de suas pesquisas."

p A reação SuFEx, introduzido como uma nova família de reações ao clique em 2014, cria de forma confiável e rápida novas ligações químicas, ligando compostos juntamente com sulfatos ou sulfonatos. Embora os polissulfatos tenham mostrado grande potencial como concorrentes dos policarbonatos (plásticos fortes usados ​​para lentes de óculos e garrafas de água, por exemplo), eles têm sido raramente usados ​​para aplicações industriais devido à falta de processos sintéticos confiáveis ​​e facilmente escaláveis.

p Para superar os desafios de polissulfatos e polissulfonatos de fabricação em massa, a equipe TSRI explorou vários catalisadores e reagentes iniciais para otimizar a reação SuFEx. Eles confiaram em seus colaboradores na Molecular Foundry para avaliar as propriedades físicas e determinar se os polímeros recém-criados eram produtos termicamente estáveis.

p Os polímeros são montados a partir de moléculas menores - como amarrar um padrão repetitivo de contas em um colar. Ao criar um "colar" de polissulfonato com SuFEx, os pesquisadores identificaram etenossulfonil fluoreto-amina / anilina e éter de bisfenol como boas "contas" para usar e descobriram que usar o sal bifluoreto como catalisador fez com que a reação anterior lenta "clique" em ação. Os pesquisadores descobriram que a alta eficiência da reação resulta em uma conversão notável de 99 por cento, desde reagentes a produtos, em menos de uma hora.

p Os pesquisadores descobriram que a nova reação requer 100 para 1, 000 vezes menos catalisador do que outros métodos conhecidos, resultando em significativamente menos resíduos perigosos. Os sais de bifluoreto também são muito menos corrosivos do que os catalisadores usados ​​anteriormente, permitindo uma gama mais ampla de "grânulos de substrato inicial, "que os pesquisadores esperam que possa levar à sua adoção para uma variedade de processos industriais.

p "Existem muitos novos polímeros que não foram amplamente utilizados pela indústria antes, "disse Liu." Ao reduzir o desperdício e melhorar a pureza do produto, reduzimos o custo e tornamos essa reação muito mais amigável para a indústria. "

p A Molecular Foundry é um DOE Office of Science User Facility que fornece acesso gratuito a equipamentos de última geração e conhecimento multidisciplinar em ciência em nanoescala para cientistas visitantes de todo o mundo.