Mit grüner Chemie "klicken" Polymere zusammen
Um ein neues Polymer mit Hilfe der "Klick-Chemie" herzustellen, mussten die Chemiker zunächst ein gefährliches Gas zähmen
SOF4 ist ein Gas, das vor mehr als hundert Jahren entdeckt wurde, aber nur selten verwendet wird, weil es schwierig herzustellen und sehr reaktiv ist. Nun hat eine Gruppe von Chemikern, darunter der Professor John E. Moses vom Cold Spring Harbor Laboratory (CSHL), der Nobelpreisträger K. Barry Sharpless und der außerordentliche Professor Peng Wu, beide von Scripps Research, sowie Han Zuilhof von der Universität Wageningen, einen Weg gefunden, das Molekül sicher als Bausteine für neue Produkte zu verwenden. In einer Veröffentlichung in Nature Chemistry beschreiben sie eine neue Reihe modifizierbarer Polymere, die aus SOF4 hergestellt werden.
Bei diesen federartigen Strukturen handelt es sich um helixförmige Polymere. Die helikalen Windungen sind in dieser Seitenansicht der winzigen molekülgroßen Fäden, die auf einer Oberfläche liegen, durch helle Streifen gekennzeichnet. Ein Team von Chemikern nutzte die Klick-Chemie, um diese SOF4-basierten Polymere herzustellen. Dieses Bild wurde mit der Rasterkraftmikroskopie aufgenommen.
Han Zuilhof lab
Chemische Struktur und Modelle des von SOF4 abgeleiteten Polymers. Links zeigt eine Seitenansicht, wie sich die Monomere zu einem verdrillten Polymer verbinden. Rechts zeigt ein Blick auf den Schaft einer winzigen Polymerfaser, dass sie sich zu einer Helix mit einem hohlen Zentrum windet.
Sidharam P. Pujari/Zuilhof lab
Es war eine Teamleistung, das Molekül zu zähmen. Zuilhof sagt: "Die Ziele der verschiedenen Forschungsgruppen waren unterschiedlich, aber wir haben all unser Fachwissen kombiniert, um unsere vielen Ziele zu erreichen." Suhua Li, der Hauptautor der Studie und ehemaliger Postdoc in Sharpless' Labor, begann mit einem winzigen Behälter des Gases im Labor, aber nachdem er diesen aufgebraucht hatte, sagt er, "gab es nirgendwo auf der Welt mehr SOF4. Das große Potenzial der SOF4-Chemie hat mich dazu inspiriert, das Gas selbst herzustellen, auch wenn das Verfahren gefährlich erschien".
Das SOF4-Molekül könnte als Drehscheibe verwendet werden, um verschiedene Komponenten zu einer modularen Familie neuer - und potenziell wertvoller - Materialien zusammenzufügen. Noch wichtiger ist, dass die Wissenschaftler herausfanden, dass die Reaktionen auf umweltfreundliche Weise ohne gefährliche Lösungsmittel und umweltschädliche Nebenprodukte durchgeführt werden können - eine Form der so genannten "Klick-Chemie", wie Chemiker sie nennen.
Die Klick-Chemie ermöglicht es, zwei Moleküle mit Präzision, Schnelligkeit und Zuverlässigkeit zusammenzuklicken". Das Team verwendete SOF4, um lange Ketten - Polymere - zu bilden, die Raum für wichtige Modifikationen bieten. sagt Moses:
"Das ist der Grund, warum die Klick-Chemie wirklich toll ist! Diese Polymere könnten an einem Tag hergestellt werden. Solange wir das Gas haben, können wir die ganze Chemie an einem Tag durchführen, ein Polymer herstellen und es an einem Tag nachbearbeiten. Das ist unglaublich schnell."
Diese neue Chemie wird es den Wissenschaftlern ermöglichen, eine riesige neue Bibliothek von Polymeren zu erstellen, von denen jedes seine eigenen Eigenschaften und Anwendungen in der Arzneimittelforschung und Materialwissenschaft hat. Sharpless sagt: "Es ist das Herstellen und Aufbrechen der entstehenden, wachsenden Polymerverbindungen, die uns den Zugang zu dem ermöglichen, was magisch erscheint." Moses fügt hinzu:
"Die Möglichkeiten für diese Polymere sind meiner Meinung nach unbegrenzt. Es gibt wirklich so viele Dinge, die wir damit machen können. Wir sind nur durch unsere Vorstellungskraft begrenzt."
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