V posledných rokoch sa do popredia dostavajú polymérne materiály z obnoviteľných zdrojov, z tzv. biomasy. Súvisí to s vysokou celosvetovou spotrebou materiálov na báze fosílnych zdrojov, ktoré sú neobnoviteľné, ich množstvo je limitované a nie sú šetrné k životnému prostrediu. Alternatívou pre tvorbu nových polymérnych materiálov je využitie obnoviteľných surovín.[1] Zdrojom širokej škály zlúčenín, ktoré sú buď sami o sebe vhodné ako monoméry alebo sú prekurzormi monomérov je biomasa. Z takýchto monomérov boli už pripravené viaceré polyméry s vhodnými chemicko-mechanickými vlastnosťami, vďaka ktorým sú schopné nahradiť syntetické polyméry z fosílnych zdrojov.[2] Jednou skupinou potenciálnych monomérov sú deriváty furánu. Najčastejšie využívanými zlúčeninami sú furfural a 5-hydroxymetylfurfural. Výhodou furfuralu je jeho príprava z poľnohospodárskeho a lesného odpadu, ktorá spočíva v kyslo katalyzovanej dehydratačnej reakcii aldóz resp. ketóz. [3]
V tejto práci sa zaoberáme prípravou troch furánových derivátov, ktoré majú potenciálne využitie v syntéze polymérov. Tieto zlúčeniny predstavujú monoméry získané derivatizáciou 5-(hydroxymetyl)-furfuralu. Pre polymerizáciu týchto derivátov sa vybrali dve polymerizačné techniky a to radikálová polymerizáciu s prenosom atómu, ATRP [4] a nitroxidom sprostredkovaná polymerizácia, NMP [5]. Obe spomenuté techniky sú v posledných rokoch veľmi vyhľadávané kvôli ich výhodám, ako príprava dobre definovaných polymérov, obsahujúcich širokú škálu funkčných skupín, bez vedľajších produktov, čím sa uľahčuje ich izolácia, čistenie a identifikácia, ale taktiež v niektorých prípadoch aj možnosťou použitia miernejších reakčných podmienok. Tieto výhody môžu nakoniec viesť aj k nižším ekonomickým nákladom.
Autori ďakujú za finančnú podporu projektu APVV-19-0338. Táto práca bola vykonaná počas realizácie projektu Budovanie centra pre využitie pokročilých materiálov SAV, kód projektu ITMS 313021T081 podporeného z Operačného programu Integrovaná infraštruktúra financovaného z ERDF.
1. YAO, K. - TANG, C. Controlled polymerization of next-generation renewable monomers and beyond. In Macromolecules. 2013. ISSN 00249297, vol. 46, no. 5, p. 1689–1712.
2. YOSHIDA, N. - KASUYA, N. - HAGA, N. - FUKUDA, K. Brand-new biomass-based vinyl polymers from 5-hydroxymethylfurfural. In Polymer Journal. 2008. ISSN 00323896, vol. 40, no. 12, p. 1164–1169.
3. GANDINI, A. - LACERDA, T.M. Polymers From Renewable Resources. . 2016. p.1–42 ISBN 0471238961
4. ZAIN, G. - BONDAREV, D. - DOHÁŇOŠOVÁ, J. - MOSNÁČEK, J. Oxygen-Tolerant Photochemically Induced Atom Transfer Radical Polymerization of the Renewable Monomer Tulipalin A. In ChemPhotoChem. 2019. ISSN 23670932, vol. 3, no. 11, p. 1138–1145.
5. LAMONTAGNE, H.R. - LESSARD, B.H. Nitroxide-Mediated Polymerization: A Versatile Tool for the Engineering of Next Generation Materials. In ACS Applied Polymer Materials. 2020. ISSN 26376105, vol. 2, no. 12, p. 5327–53
Dobrý deň, zaujala ma Vaša
Dobrý deň, zaujala ma Vaša práca, v ktorej pripravujete tri furánové deriváty, potenciálne využiteľné v syntéze polymérov. Môžete, prosím Vás, uviesť konkrétne príklady kde sa môžu takéto furánové deriváty uplatniť, či sa to už deje resp. či je v tomto Vaša experimentálna práca jedinečná a novátorská, že prináša úplne nový materiál. Aké užitkové vlastnosti sa predpokladajú v takýchto polyméroch? Môžete spomenúť oblasti ich využitia? Vopred ďakujem za odpovede, ZB