Поскольку многие свойства полимера сильно зависят от молекулярной массы, желательно иметь как можно более узкое молекулярно-массовое распределение. Прецизионные полимеры со сверхвысокой молекулярной массой (> 1 т / моль) могут быть интересными кандидатами в качестве высокоэффективных эластомеров, гидрогелей с низкой концентрацией, фотонных материалов, прочных покрытий и флокирующих агентов.
Однако такие тяжелые полимеры нелегко получить с однородным распределением молекулярных масс. В этом отношении особенно трудно контролировать широко распространенные радикальные полимеризации. Современные методы, такие как RAFT-полимеризация (RAFT: обратимая передача цепи присоединения-фрагментации), предлагают значительно более высокую степень контроля, сохраняя очень низкую концентрацию реактивных радикалов.
Специальный агент обратимо реагирует с растущими полимерными цепями с образованием нерадикальных частиц. Когда промежуточный продукт диссоциирует, образуются новые активные радикалы. Это замедляет реакцию и приводит к образованию более длинных и однородных полимерных цепей.
Сверхтяжелые полимеры с узким распределением веса ранее были получены только из сопряженных мономеров, что означало соединения, по крайней мере, с двумя двойными связями C = C, разделенными одинарной связью.
Никогда не удавалось получить такие полимеры из несопряженных полимеров, винильная группа которых (-CH = CH (2)) связана непосредственно с неуглеродным атомом.
Zesheng An (Университет Цзилинь, Чанчунь) и Ruoyu Li (Шанхайский университет) преодолели эту проблему с помощью простой, экологически чистой, RAFT-полимеризации, основанной на ферментативном фотокатализе. Фермент глюкозооксидаза (GOx) окисляет глюкозу кислородом, восстанавливая флавинсодержащий кофактор FAD до FADH−.
Последний действует как фотокатализатор при облучении видимым светом, запуская радикальную цепную реакцию. GOx потребляет кислород, присутствующий в растворе – еще одно преимущество, потому что кислород нарушает обычную радикальную полимеризацию и должен быть удален заранее. В качестве агентов роста цепи они используют ксантаты (производные серосодержащих карбоновых кислот).
Исследователи получили четко определенные линейные и звездообразные полимеры с почти количественным выходом, а также различные сополимеры с недостижимой ранее однородной сверхвысокой молекулярной массой, исходя из неконъюгированных мономеров.
Реакция, которая обеспечивает превосходный контроль над составом, молекулярной массой и архитектурой, проста в проведении и проходит в мягких условиях (10 ° C) в воде.