Conventional free radical polymerization in room temperature ionic liquids: a green approach to commodity polymers with practical advantages

Free-radical polymerization of methyl methacrylate and styrene using conventional organic initiators in the room temperature ionic liquid, 1-butyl-3-methylimidazolium hexafluorophosphate ([ C(4)mim][PF6]) is rapid and produces polymers with molecular weights up to 10x higher than from benzene; both polymerization and isolation of products were achieved without using VOCs, offering economic as well as environmental advantages.

Dramatic solvent effects on ring-opening metathesis polymerization of cycloalkenes

A series of metathesis polymers and copolymers have been formed and their structures were analysed by C-13 NMR spectroscopy. Noble metal and non-noble metal salt catalysts are distinguished by their behaviour in various solvents. Thus, in phenolic solvents, the former class produce alternating copolymers from cyclopentene and norbornene, while the latter are unaffected and produce random copolymers. In contrast, ether solvents have the effect of markedly increasing the cis content of polymers from the latter catalysts while the former are unaffected.

Characteristics of RuCl2(CHPh)(PCy3)(2) as a catalyst for ring-opening metathesis polymerization

Ring-opened metathesis polymers and copolymers have been formed from norbornene, norbornadiene, a range of their derivatives, and cyclopentene using RuCl2(CHPh)(PCy3)(2), as catalyst. C-13 NMR analysis of the polymers illustrate a rather selective propagation reaction. The catalyst is highly regioselective, and the polymers are generally high trans with a strong isotactic bias. However, polymers from diene monomers tend to be less isotactic than those from the corresponding monoenes, and in the case of 7-methylnorbornadiene the polymer has an overall syndiotactic bias. A rate enhancing effect, noted previously, due to an oxygen atom proximate to the monomer double bond, is less pronounced than with other initiators. Catalyst activity, in the case of certain diene monomers, was shown to be monomer dependent and rate enhancements were also achieved using phenol as solvent. The results are interpreted in terms of the steric and electronic properties of both the catalyst and the monomers.

Defective O-antigen polymerization in tolA and pal mutants of Escherichia coli in response to extracytoplasmic stress

We have previously shown that the TolA protein is required for the correct surface expression of the Escherichia coli O7 antigen lipopolysaccharide (LPS). In this work, delta tolA and delta pal mutants of E. coli K-12 W3110 were transformed with pMF19 (encoding a rhamnosyltransferase that reconstitutes the expression of O16-specific LPS), pWQ5 (encoding the Klebsiella pneumoniae O1 LPS gene cluster), or pWQ802 (encoding the genes necessary for the synthesis of Salmonella enterica O:54). Both DeltatolA and delta pal mutants exhibited reduced surface expression of O16 LPS as compared to parental W3110, but no significant differences were observed in the expression of K. pneumoniae O1 LPS and S. enterica O:54 LPS. Therefore, TolA and Pal are required for the correct surface expression of O antigens that are assembled in a wzy (polymerase)-dependent manner (like those of E. coli O7 and O16) but not for O antigens assembled by wzy-independent pathways (like K. pneumoniae O1 and S. enterica O:54). Furthermore, we show that the reduced surface expression of O16 LPS in delta tolA and delta pal mutants was associated with a partial defect in O-antigen polymerization and it was corrected by complementation with intact tolA and pal genes, respectively. Using derivatives of W3110 delta tolA and W3110 delta pal containing lacZ reporter fusions to fkpA and degP, we also demonstrate that the RpoE-mediated extracytoplasmic stress response is upregulated in these mutants. Moreover, an altered O16 polymerization was also detected under conditions that stimulate RpoE-mediated extracytoplasmic stress responses in tol+ and pal+ genetic backgrounds. A Wzy derivative with an epitope tag at the C-terminal end of the protein was stable in all the mutants, ruling out stress-mediated proteolysis of Wzy. We conclude that the absence of TolA and Pal elicits a sustained extracytoplasmic stress response that in turn reduces O-antigen polymerization but does not affect the stability of the Wzy O-antigen polymerase.

Plasma polymerization of 2-iodothiophene

Continuous wave rf plasma polymerization of 2-iodothiophene has been studied using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray absorption near-edge spectroscopy (XANES), and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR). The variation in plasma polymer stoichiometry and the extent of monomer fragmentation are found to be critically dependent upon the electrical discharge power.

Three different types of quasi-model networks: synthesis by group transfer polymerization and characterization

Group transfer polymerization (GTP) chemistry was employed for the preparation of polymethacrylate networks of controlled structure (quasi-model networks) of three different types: (a) regular quasi-model networks, in which all polymer chains were linked at their ends, leaving, in principle, no free chain ends, (b) crosslinked star polymer quasi-model networks, in which star polymers were interlinked via half of their chains, letting the other half free (dangling), and (c) shell-crosslinked polymer quasi-model networks, in which the outer part of the network contained polymer arms (dangling chains). Combination of hydrophilic and hydrophobic monomers led to amphiphilic networks whose aqueous swelling behavior was characterized gravimetrically.

Topochemical polymerization in self-assembled rodlike micelles of bisurea bolaamphiphiles

Rod-like micelles, formed from bolaamphiphiles with oligo(ethylene oxide) hydrophilic outer segments and a hydrophobic segment with diacetylene flanked by two urea moieties, were covalently fixated by topochemical photopolymerization to high degrees of polymerization by optimizing the hydrophobic core and the hydrophilic periphery of the bolaamphiphiles. Analysis of the polymerized product with dynamic light scattering in chloroform showed degrees of polymerization of approximately 250. Cryo-TEM of bolaamphiphiles before and after UV irradiation showed that the morphology of the rods was conserved upon topochemical polymerization. © 2014 The Royal Society of Chemistry.

Novel M(II) beta-diketiminate complexes for the polymerization of lactide

Des ligands diketimines porteurs de substituants N-benzyl, N-9-anthrylmethyl et N-mesitylmethyl (nacnacBnH, nacnacAnH, and nacnacMesH) ont été synthétisés par condensation d’une amine et d’acétyl acétone ou son monoacétal d’éthylène glycol. La chlorination de la position 3 a été effectuée à l’aide de N-chlorosuccinimide conduisant à la formation des ligands ClnacnacBnH et ClnacnacAnH. Cette même position 3 a également été substituée par un groupement succinimide par lithiation du nacnacBnH, suivi de la réaction avec le N-chlorosuccinimide (3-succinimido-nacnacBnH). Les ligands N-aryl nacnacippH et nacnacNaphH (ipp = 2-isopropylphenyl, Naph = 1-naphthyl) ont été préparés selon les procédures reportées dans la littérature. La réaction de ces ligands avec Zn(TMSA)2 (TMSA = N(SiMe3)2) conduit à la formation des complexes nacnacAnZn(TMSA) et ClnacnacBnZn(TMSA). La protonation avec l’isopropanol permet l’obtention des complexes nacnacAnZnOiPr et ClnacnacBnZnOiPr. La réaction avec Mg(TMSA)2 permet quant à elle la formation des complexes nacnacAnMg(TMSA), nacnacMesMg(TMSA), ClnacnacBnMg(TMSA) et ClnacnacAnMg(TMSA). La protonation subséquente à l’aide du tert-butanol permet l’obtention du nacnacMesMgOtBu et du ClnacnacBnMgOtBu, alors que l’on observe uniquement une décomposition avec les ligands possédant des substituants N-anthrylmethyl. La réaction de ces diketimines avec Cu(OiPr)2 conduit aux dimères hétéroleptiques [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 et [3-Cl-nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 lors de l’usage des ligands stériquement peu encombrés. Lors de l’utilisation de ligands plus encombrés, la stabilisation du complexe hétéroleptique par dimérisation n’est plus possible, conduisant, par un échange de ligand, à la formation des complexes homoleptiques Cu(nacnacipp)2 et Cu(nacnacNaph)2. Les complexes homoleptiques Cu(nacnacBn)2 et Cu(3-succinimido-nacnacBn)2 ont été obtenus à partir des ligands N-benzyl. Les ligands encore plus encombrés tels que nacnacAnH, nacnacMesH ou ceux comportant des substituants N-methylbenzyl ne présentent alors plus de réactivité avec le Cu(OiPr)2. La plupart des complexes ont été caractérisés par Diffraction des Rayons X. Les complexes homoleptiques ainsi que ceux de TMSA sont monomériques, alors que ceux formés à partir d’alkoxides se présentent sous forme de dimères à l’état solide. Tous les complexes d’alkoxides ainsi que les nacnacAnMg(TMSA)/BnOH et ClnacnacAnMg(TMSA)/BnOH présentent une réactivité modérée à haute en matière de polymérisation du rac-lactide (90% de conversion en 30 secondes à 3 heures). Le nacnacAnZnOiPr permet la synthèse d’un polymère hautement hétérotactique (Pr = 0.90) quand le ClnacnacBnMgOtBu/BnOH génère un polymère isotactique à -30°C (Pr = 0.43). Tous les autres catalyseurs produisent des polymères atactiques avec une légère tendance hétérotactique (Pr = 0.48 – 0.55). Les complexes hétéroleptiques [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 et [3-Cl-nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 se révèlent être de très bons catalyseurs pour la polymérisation du rac-lactide présentant une conversion complète du monomère à température ambiante, en solution, en 0,5 à 5 minutes. Le [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 est actif en présence ou absence d’isopropanol, agissant comme agent de transfert de chaine à haute activité (k2 = 32 M–1•s–1) dans le dichlorométhane. Dans l’acétonitrile, le THF, le dichloromethane et le toluène, [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 conduit à une étroite polydispersité, possédant respectivement des kobs = 2.4(1), 5.3(5), 3.6-4.4 and 10(1) min–1. Aucune réaction parasite, telle qu’une trans-esterification, une épimerisation ou une décomposition du catalyseur, n’a été observée. Les complexes homoleptiques en présence d’alcool libre semblent présenter un équilibre avec une petite quantité de leurs équivalents hétéroleptiques, permettant une polymérisation complète, en moins de 60 min, à température ambiante. Tous les catalyseurs de cuivre présentent un haut contrôle de la polymérisation avec une polydispersité égale ou inférieure à 1.1. Les polymères obtenus sont essentiellement atactiques, avec une légère tendance à l’hétérotacticité à température ambiante et -17°C. Le [nacnacBnCu(μ-OiPr)]2 polymérise également la -butyrolactone (BL), l’-caprolactone (CL) et la -valerolactone (VL) avec des constantes respectivement égales à kobs = 3.0(1)•10–2, 1.2–2.7•10–2, et 0.11(1) min–1. Les homopolymères présentent une étroite polydispersité d’approximativement 1.1. Les polymérisations par addition séquentielle ont mis en évidence une trans-estérification (non observée dans les homopolymérisations) si BL ou CL sont introduits après un bloc lactide.

Synthesis of polyelectrolyte brushes on silica-based substrates through surface-initiated polymerization : brush characterization and responsiveness to variation in pH and ionic strength

Les brosses de polyélectrolytes font l’objet d’une attention particulière pour de nombreuses applications car elles présentent la capacité de changer de conformation et, par conséquent, de propriétés de surface en réponse aux conditions environnementales appliquées. Le contrôle des principaux paramètres de ces brosses telles que l'épaisseur, la composition et l'architecture macromoléculaire, est essentiel pour obtenir des polymères greffés bien définis. Ceci est possible avec la Polymérisation Radicalaire par Transfert d’Atomes - Initiée à partir de la Surface (PRTA-IS), qui permet la synthèse de brosses polymériques de manière contrôlée à partir d’une couche d'amorceurs immobilisés de manière covalente sur une surface. Le premier exemple d’une synthèse directe de brosses de poly(acide acrylique) (PAA) par polymérisation radicalaire dans l’eau a été démontré. Par greffage d’un marqueur fluorescent aux brosses de PAA et via l’utilisation de la microscopie de fluorescence par réflexion totale interne, le dégreffage du PAA en temps réel a pu être investigué. Des conditions environnementales de pH ≥ 9,5 en présence de sel, se sont avérées critiques pour la stabilité de la liaison substrat-amorceur, conduisant au dégreffage du polymère. Afin de protéger de l’hydrolyse cette liaison substrat-amorceur sensible et prévenir le dégreffage non souhaité du polymère, un espaceur hydrophobique de polystyrène (PS) a été inséré entre l'amorceur et le bloc de PAA stimuli-répondant. Les brosses de PS-PAA obtenues étaient stables pour des conditions extrêmes de pH et de force ionique. La réponse de ces brosses de copolymère bloc a été étudiée in situ par ellipsométrie, et le changement réversible de conformation collapsée à étirée, induit par les variations de pH a été démontré. De plus, des différences de conformation provenant des interactions du bloc de PAA avec des ions métalliques de valence variable ont été obtenues. Le copolymère bloc étudié semble donc prometteur pour la conception de matériaux répondant rapidement a divers stimuli. Par la suite, il a été démontré qu’un acide phosphonique pouvait être employé en tant qu’ amorceur PRTA-IS comme alternative aux organosilanes. Cet amorceur phosphonate a été greffé pour la première fois avec succès sur des substrats de silice et une PRTA-IS en milieux aqueux a permis la synthèse de brosses de PAA et de poly(sulfopropyl méthacrylate). La résistance accrue à l’hydrolyse de la liaison Sisubstrat-O- Pamorceur a été confirmée pour une large gamme de pH 7,5 à 10,5 et a permis l’étude des propriétés de friction des brosses de PAA sous différentes conditions expérimentales par mesure de forces de surface. Malgré la stabilité des brosses de PAA à haute charge appliquée, les études des propriétés de friction ne révèlent pas de changement significatif du coefficient de friction en fonction du pH et de la force ionique.

Lactide polymerization with iron alkoxide complexes

Les essais préliminaires pour préparer des alcoolates de fer à partir du bichlorure ou bibromure de fer (II), en les combinant avec des ligands de type diimino pyridine, ont engendré la formation de complexes homoleptiques et hétéroleptiques, dépendant des substituants sur les branches imines du ligand. Ces complexes homoleptiques octaédriques et paramagnétiques ont été étudiés par rapport à leurs propriétés spectroscopiques et cristallographiques. De plus, la synthèse des complexes de fer hétéroleptique a engendré de bons précurseurs penta-coordonnés pour les réactions de substitution de ligands avec des alcoolates de métaux alcalins, de manière à produire les dialcoolates de fer (II) désirés. Des techniques d’analyse telles que la spectroscopie UV-vis, l’analyse élémentaire, la spectrométrie de masse à haute résolution et la cristallographie aux rayons X ont été utilisées pour caractériser ces complexes de fer. L’activité catalytique de ces complexes de fer (II) a aussi été étudiée par rapport à la polymérisation du lactide; les dialcoolates convoités ont été générés in-situ en raison de la difficulté à produire et à isoler les dérivés alcoolates des complexes diimino pyridine de fer. Une étude approfondie a aussi été faite sur les réactions de polymérisation, surtout par rapport aux valeurs de conversion à l’échelle du temps, ainsi qu’à la tacticité des chaines de polymères obtenues. Ces analyses ont été effectuées par l’entremise de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire, de la chromatographie d’exclusion stérique, et de la spectrométrie de masse MALDI (désorption-ionisation laser assistée par matrice).