Chemical synthesis of perfectly isotactic and high melting bacterial poly(3-hydroxybutyrate) from bio-sourced racemic cyclic diolide.
Chemical synthesis of perfectly isotactic and high melting bacterial poly(3-hydroxybutyrate) from bio-sourced racemic cyclic diolide.
复制标题
DOI：
10.1038/s41467-018-04734-3
复制
发表时间：
2018-06-11
影响因子：
16.6
通讯作者：
Chen EY
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Tang X;Chen EY
细菌聚（3-羟基丁酸酯）（P3HB）是一种完全全同立构的结晶材料，具有适合替代石油塑料的性能，但其生产成本高且产量低，对于商品应用来说是不切实际的。自20世纪60年代以来，通过外消旋β-丁内酯的开环聚合（ROP）化学合成P3HB引起了人们的广泛关注，但尚未生产出高全同立构规整度和分子量的P3HB。在这里，我们报告了一种利用源自生物源琥珀酸的外消旋环二内酯（rac-DL）的路线。在立体选择性外消旋催化剂的作用下，rac-DL的ROP在常温条件下快速生成具有完美全同立构规整度（[mm] > 99%）、高熔融温度（Tm = 171 ℃）和高分子量（Mn = 1.54 × 105 g mol−1）的P3HB， Đ = 1.01）。使用对映体催化剂，rac-DL 的动力学拆分聚合在转化率达到 50% 时自动停止，并产生 e.e. >99% 的对映体纯 (R,R)-DL 和 (S,S)-DL。以及相应的聚[(S)-3HB]和聚[(R)-3HB]，其Tm = 175 ℃。细菌聚(3-羟基丁酸酯)具有适合替代高性能石油塑料的物理和机械性能，但目前的生产成本昂贵且缓慢。在这里，作者通过生物衍生的外消旋环二内酯的开环聚合生产了具有相似性质的聚（3-羟基丁酸酯）。
Bacterial poly(3-hydroxybutyrate) (P3HB) is a perfectly isotactic, crystalline material possessing properties suitable for substituting petroleum plastics, but high costs and low volumes of its production are impractical for commodity applications. The chemical synthesis of P3HB via ring-opening polymerization (ROP) of racemic β-butyrolactone has attracted intensive efforts since the 1960s, but not yet produced P3HB with high isotacticity and molecular weight. Here, we report a route utilizing racemic cyclic diolide (rac-DL) derived from bio-sourced succinate. With stereoselective racemic catalysts, the ROP of rac-DL under ambient conditions produces rapidly P3HB with perfect isotacticity ([mm] > 99%), high melting temperature (Tm = 171 °C), and high molecular weight (Mn = 1.54 × 105 g mol−1, Đ = 1.01). With enantiomeric catalysts, kinetic resolution polymerizations of rac-DL automatically stops at 50% conversion and yields enantiopure (R,R)-DL and (S,S)-DL with >99% e.e. and the corresponding poly[(S)-3HB] and poly[(R)-3HB] with high Tm = 175 °C. Bacterial poly(3-hydroxybutyrate) possesses physical and mechanical properties suitable for substituting high-performance petroleum plastics but current production is costly and slow. Here the authors produce poly(3-hydroxybutyrate) with similar properties via ring-opening polymerization of bio-derived racemic cyclic diolide.
登录
查看更多内容
影响因子：
5.5
作者：
Hong, Miao;Tang, Xiaoyan;Chen, Eugene Y. -X.
通讯作者：
Chen, Eugene Y. -X.
影响因子：
56.9
作者：
Gross, RA;Kalra, B
通讯作者：
Kalra, B
影响因子：
1.6
作者：
Char, Joelle;Kulyk, Olesia G.;Thomas, Christophe M.
通讯作者：
Thomas, Christophe M.
影响因子：
4.9
作者：
Ajellal, Noureddine;Durieux, Guillaume;Gauvin, Regis M.
通讯作者：
Gauvin, Regis M.
DOI：
10.1002/pol.1971.150091003
发表时间：
1971-01-01
期刊：
JOURNAL OF POLYMER SCIENCE PART A-1-POLYMER CHEMISTRY
影响因子：
--
作者：
AGOSTINI, DE;LANDO, JB;SHELTON, JR
通讯作者：
SHELTON, JR