Lumière visible

Mar 24, 2024

Nature Communications volume 13, Numéro d'article : 3621 (2022) Citer cet article

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La polymérisation vivante photocontrôlée a fait l’objet d’une grande attention ces dernières années. Cependant, malgré le grand succès obtenu, les rapports sur la polymérisation cationique vivante photocontrôlée ont été très limités. Nous démontrons ici un nouveau système de polymérisation cationique vivant, décolorable, sans métal et contrôlé par la lumière visible, en utilisant le tétrafluoroborate de tris (2,4-diméthoxyphényl) méthylium comme photocatalyseur et le phosphate comme agent de transfert de chaîne (CTA) pour la polymérisation du 4-méthoxystyrène. . Cette réaction de polymérisation sous irradiation par une lumière LED verte montre des caractéristiques vivantes claires, notamment une masse molaire prévisible, une faible dispersion de la masse molaire (Đ = 1,25) et une capacité de polymérisation séquentielle. De plus, le système photocatalytique présente une excellente photo-commutation « marche-arrêt » et présente la plus longue période « d'arrêt » de 36 h à ce jour pour la polymérisation cationique photo-contrôlée. De plus, le photocatalyseur résiduel est facilement désactivé et décoloré grâce à l'ajout d'une base après la polymérisation. La présente étude a étendu les systèmes de polymérisation cationique vivants photocontrôlés avec de nouveaux photocatalyseurs organiques, le phosphate CTA et le monomère polymérisable ainsi que les nouvelles propriétés d'excellente photostabilité et de capacité de décoloration in situ.

Au cours de la dernière décennie, une attention considérable a été accordée aux polymérisations vivantes médiées par des stimuli externes (mécaniques, électrochimiques, etc.)1,2,3,4,5. Parmi ces stimuli, l'utilisation de sources lumineuses est très attractive en raison de sa grande capacité de contrôle spatio-temporel du processus de polymérisation, outre le contrôle de la longueur des chaînes polymères, la faible dispersité conférée par leur caractère vivant. Par exemple, lancée par Hawker et ses collègues6,7, la polymérisation radicalaire par transfert d'atomes photo-induit (photo-ATRP) a été rapidement développée au cours des dernières années, qui utilise une variété de photocatalyseurs, notamment Ir(ppy)36, pérylène8, 10-méthylphénothiazine9, N-arylphénothiazine10, N,N-diaryl dihydrophénazine11, N-arylphénoxazine12, diméthyldihydroacridines13, anthanthrène dopé à l'oxygène14 et autres photocatalyseurs organiques (OPC) à structures complexes15,16,17. Boyer et coll. conçu une polymérisation par transfert de chaîne par addition réversible et fragmentation par transfert d'électrons photo-induit visible (PET-RAFT) avec divers photocatalyseurs et composés thiocarbonylthio comme agent de transfert de chaîne (CTA), qui a montré une excellente commutation marche-arrêt de la polymérisation vivante18,19,20,21, 22,23,24,25. La polymérisation par métathèse par ouverture de cycle (ROMP) 26,27 et la polymérisation par ouverture de cycle (ROP) 28,29,30 régulées par la lumière visible ont également été rapportées.

Jusqu'à présent, la stratégie de polymérisation photo-régulée des monomères vinyliques s'est principalement concentrée sur la polymérisation radicalaire vivante (LRP), alors que son application aux polymérisations cationiques vivantes avait étonnamment été négligée à quelques exceptions près. En particulier, la polymérisation cationique vivante photocontrôlée, dans laquelle la croissance vivante de la chaîne polymère peut être contrôlée efficacement sous l'irradiation « marche-arrêt » de la lumière, a rarement été rapportée. Parmi eux, Fors et ses collègues ont été les pionniers en utilisant le tétrafluoroborate de 2,4,6-tris (p-méthoxyphényl) pyrylium (Fig. 1a) comme catalyseur photorédox pour synthétiser des poly (éther vinylique) avec une masse molaire contrôlée et une faible dispersité sous irradiation. de diodes électroluminescentes bleues (DEL)32. Dans le but d'améliorer le contrôle temporel de cette méthode, le même groupe a utilisé des complexes d'Iridium plus stables pour acquérir une excellente commutation « on-off » de la croissance de la chaîne (Fig. 1a) . Liao et ses collègues ont ensuite réalisé une polymérisation cationique vivante photocontrôlée d'éthers vinyliques en employant des sels de bisphosphonium comme photocatalyseurs (Fig. 1a) 34. Ces rares exemples montrent que le domaine des polymérisations cationiques vivantes photocontrôlées en est à ses balbutiements et que l'élargissement de la portée des nouveaux catalyseurs et monomères photorédox est très exigeant.