This research forms part of the research program of the Dutch Polymer Institute, project #749.

1. שינוי גומי <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הכן את EPM maleated (EPM-ז-MA, 49 אתילן wt%, 2.1% WT MA, Mn = 50 ק&quot;ג / mol, פ&quot;ד = 2.0) גומי furfurylamine (FFA) לפני תחילת הניסוי כמצוין צעדים 1.1.1- 1.1.4. 5 <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבש את גומי EPM-ז-MA בתנור ואקום עבור שעה אחת ב 175 ° C להמיר di-חומצה נוכחית לתוך אנהידריד. 11 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> דחיסת עובש סרט גומי עבה 0.1 מ&quot;מ במכבש חם במשך 10 דקות ב 150 מעלות צלזיוס, 100 בר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קלט ספקטרום שידור אינפרא אדום של סרט המתקבל לאחר הציב אותו בפמוט לוח KBR. הערה: ההמרה של di-חומצה הידרוליזה לתוך אנהידריד תושלם אם השיא חומצה קרבוקסילית טיפוסי ( <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/54496/54496eq_v-sCO.jpg" /> = 1,710 -1 ס&quot;מ) הוא נעדר ופסגת אנהידריד מחזורית מאפיין ( <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/54496/54496eq_v-asCO.jpg" /> = 1,856 -1 ס&quot;מ </sעד&gt;) הוא ההווה. 5 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> באמצעות זכוכית זיקוק רגיל, לזקק 2.8 גרם פ&quot;א (נקודת רתיחה = 145 ° C, 28.9 mmol; 3.0 EQ מבוסס על תוכן MA ב-MA EPM-ז.) בלחץ אטמוספרי. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> כן פתרון גומי 10% WT בשקילת 45.0 גרם של גומי EPM-ז-MA (MA 9.6 מילימול) והמס אותו 500 מיליליטר tetrahydrofuran (THF) ב 23 ° C בכוס סגורה תחת בחישה נמרצת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מוסיפים את g 2.8 מזוקקים טרי FFA לפתרון גומי 10% WT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את תערובת התגובה במערכת סגורה ב 23 מעלות צלזיוס במשך שעה לפחות 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לזרז את תערובת התגובה על ידי מוזג אותה לאט לתוך פי עשרה (5 ליטר) של אצטון תחת ערבוב מכאני, מניב מוצר הפולימר כמו חוטים לבנים כי הם דגו בקלות מתוך הכוס באמצעות פינצטה גדול. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יבש את המוצר שנאספו (EPM-ז-furan) למשקל קבוע בתנור ואקום ב 35 ° C (זה לוקח בערך 1 יום). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עובש דחיסה שהתקבל, SLIמוצר צהבהב ghtly בתוך תבנית בין שתי לוחיות מתכת במכבש חם במשך 10 דקות ב 175 מעלות צלזיוס, 100 בר להמיר מוצר חומצת maleamic ביניים לתוך מוצר imide. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים את לוחית גומי וכתוצאה מכך חתיכות קטנות (0.05 גר &#39;) עם מספריים לשטוף אותם היטב על ידי שיקוע שלהם אצטון כדי להסיר כל FFA unreacted. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קלט ספקטרום שידור אינפרא אדום של המוצר בבעל לוח KBR לאחר הדחיסה יוצק אותה סרט 0.1 מ&quot;מ עובי. 5 הערה: בהיעדר אמיד חומצה נותרת ניתן להסיק בהעדר לשיא ב 1,530 -1 סנטימטר 39, 40 אינדיקצית ההמחשה ביותר עבור השינוי המוצלח היא ההיעלמות כמעט המוחלטת של. <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/54496/54496eq_v-asCO.jpg" /> ב 1,856 -1 ס&quot;מ של אנהידריד והופעת <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/54496/54496eq_v-sCO.jpg" /> ב 1,710 -1 ס&quot;מואת CN מתיחת רטט ( <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/54496/54496eq_v-sCN.jpg" /> = 1,378 -1 ס&quot;מ) של maleimide. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את ההמרה תגובת-MA EPM-G-g EPM-furan מירידה ספיגת רטט מתיחה C = O סימטרי של קבוצות אנהידריד ( <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/54496/54496eq_v-asCO.jpg" /> = 1,856 -1 ס&quot;מ) על ידי שילוב תחומים תחת אינפרא אדום בודדים (FT-IR) פסגות לאחר deconvolution (R 2&gt; 0.95). 5 הערה: רטט נדנדה מתיל ( <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/54496/54496eq_rho_ip_CH3.jpg" /> = 723 ס&quot;מ -1), שמקורם עמוד השדרה EPM, נותר ללא שינוי על שינוי והוא יכול לשמש התייחסות פנימית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את מרות שינוי על ידי ביצוע ניתוח יסודות (EA) עבור N, C ו- H על דגימות גומי כביסה, ייבוש. 5 הערה:התכנים הטוחנים ניתן נגזרים באחוזי המסה הנמדדים. תוכן החנקן הטוחן ב-furan EPM-g שווה לזה של קבוצות furan המורכבות. ההמרה יכולה להיות מחושבת על ידי השוואת היחס הטוחן של מונומר מורכב MA אל מונומרים EPM שאינם מורכב ב מבשר EPM-ז-MA (7.69 x 10 -3) עם N היחס הטוחן: EPM של EPM-G- מדגם furan. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את קשיות החוף של הדגימות יצוקות דחיסה לפחות 10 פעמי לחיצת מד קשיות על מדגם גומי, המכסה את השטח הגלילי כולו של מד הקשיות. 5 הערה: דוגמאות בעובי של 2 ± 0.1 מ&quot;מ אמורות לשמש לבדיקות אלה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מדוד את התארכות (בהפסקה) ואת חוזק מתיחה האולטימטיבי על ידי ביצוע בדיקות מתיחה על דגימות של כ 1 מ&quot;מ עובי ו -5 מ&quot;מ רחב באמצעות אורך מהדק של 15 מ&quot;מ ושיעור זן של 500 ± 50 מ&quot;מ / דקה. קבע את מודול יאנג מן המדרון הראשוני של stres וכתוצאה מכךעקומות s-זן. הערה: לכל מדידה, בדיקת 10 דגימות ולא לכלול את שתי חריגות עם הגבוהה ביותר ואת הערכים הנמוכים ביותר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את הדחיסה נקבעה על 23 מעלות צלזיוס על ידי דחיסת דגימות גליליות עם עובי של 6 ± 0.1 מ&quot;מ (t0) ו בקוטר של 13 ± 0.1 מ&quot;מ בין צלחות מתכת 3/4 ה העובי הראשוני שלהם (t n) עבור 70 שעות, ולתת להם להירגע על 50 מעלות צלזיוס במשך שעה וחצי ולמדוד את העובי (i t). הערה: הערך להגדיר דחיסה ניתן לקבוע מן (t0 -t i) / (t0 -t n). </li></ol> 2. דילס-אלדר Cross-linking ו עיבוד מחדש <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לפני הניסוי, לסנתז את bismaleimide אליפטיות (BM) מ didodecylamine ו אנהידריד maleic (MA) על פי נוהל דיווח. 41 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול 40.0 גרם של גומי EPM-ז-furan (8.6 מילימול תוכן furan) ו 0.04 פנוליות גרם אנטי-שורidant (octadecyl-1- [3,5-di-טרט-בוטיל-4-hydroxyphenyl] propionate) ו לפזר אותם גדולים, נסגר כוס עם THF 500 מ&quot;ל ב 23 ° C. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להוסיף 1.48 גרם של bismaleimide אליפטיות (4.3 מילימול, 0.5 EQ. מבוסס על תוכן furan ב EPM-ז-furan) כדי מבחנה עם הפתרון 10% WT. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבבים את תערובת התגובה במשך שעה 1 לפחות 50 מעלות צלזיוס בכוס סגורה, ולאחר מכן להסיר את הכובע כדי לפתוח את מערכת להתאדות הממס. אידוי של THF יכול גם להתבצע באמצעות המאייד רוטרי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ייבש את המוצר שנאסף למשקל קבוע בתנור ואקום ב 35 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עובש דחיסת המוצר למשך 30 דקות ב 175 מעלות צלזיוס, 100 בר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לחשל המוצר המתקבל על ידי אחסונו בתנור על 50 מעלות צלזיוס למשך שלושה ימים לפחות. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכים את לוחית גומי וכתוצאה מכך חתיכות קטנות (0.05 גרם) באמצעות מספריים לשטוף אותם ביסודיות על ידי שיקוע שלהם אצטון כדי להסיר כל הרכיבים unreacted ודחיסה ולעצב אותו לתוך f 0.1 מ&quot;מ עובי<html> ILM. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קלט ספקטרום אינפרא אדום שידור של סרט וכתוצאה מכך בעל לוח KBR, באמצעות ההגדרה הזהה לאלו המתוארות עבור 1.9.1. 5 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את המרת cross-linking מירידה יחסית רטט המתיחה הסימטרי COC של טבעות furan ( <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/54496/54496eq_v-sCOC.jpg" /> = 1,013 -1 ס&quot;מ) כמתואר 1.10. 5 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את ההמרה cross-linking ידי ביצוע EA עבור N, C ו- H על דגימות גומי כביסה, ייבוש. 5 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את חוף קשיות, מודולוס של יאנג, התארכות בהפסקה, חוזק מתיחה האולטימטיבי ודחיסה נקבע על 23 ° C באותו אופן כפי שמתואר 1.12-14. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לעבד מחדש את דגימות לאחר בדיקה על ידי חיתוך אותם לחתיכות קטנות באמצעות מספריים (± 50 מ&quot;מ 3) ודחיסה קריצה אלה באותם תנאים לתוך דגימות חדשות, הומוגנית עם אותם מימדים. </li></ol>התחת = &quot;jove_title&quot;&gt; 3. אשפרה מי חמצן ו גופרית של ENB-EPDM <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מחממים מערבלים תצווה פנימי עד 70 ° C ולתת לו לסובב ב 50 סל&quot;ד. הערה: צעד מיזוג ראשוני על ידי שטיפה את החדר עם חנקן נותן שליטה טובה יותר של התהליכים חוצי-linking. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Feed 18.1 גרם של ENB-EPDM (48% WT אתילן, 5.5% WT ENB) למערבל אצווה פנימי כדי להגיע גורם מילוי 70% ומערבבים 2 דקות להניב להמיס הומוגנית. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> Feed 1.25 phr של di-חמצני (טרט-butylperoxy-איזופרופיל) בנזן) או 1.88 phr של מערכת הגיפור גופרית 80% טהור, רגיל, חצי יעיל לערבב אותו עם גומי 3 דקות ב 70 מעלות צלזיוס. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> עובש דחיסה במתחם וכתוצאה מכך עיתונות חמה למשך 30 דקות ב 175 מעלות צלזיוס, 100 בר לרפא אותה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את חוף קשיות, מודולוס של יאנג, התארכות בהפסקה ואת חוזק מתיחה האולטימטיבי להגדיר באותו אופן כפי שמתואר 1.12-14. </li></ol> 4. Cרוס-link קביעת צפיפות <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> חותכי חתיכה של יצוק דחיסה, גומי צולב של כ מספריים באמצעות 50 מ&quot;ג. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לקבוע את המשקל ההתחלתי של המדגם גומי בדיוק בשקילה אותו בקבוקון זכוכית 20 מ&quot;ל (W 0). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לטבול את הגומי שקלה ב 15 מיליליטר של decalin. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תנו גומי להתנפח decalin עד משקלו אינו מעלה יותר ושיווי משקל נפיחות הוא הגיע (כ 3 ימים). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בזהירות לקחת את דגימת נפוחות מתוך הבקבוקון ובזהירות להספיג את פני השטח עם ממחטת נייר כדי להסיר כל ממס מפני השטח מבלי ללחוץ אותה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לשקול מדגם הגומי הנפוח בבקבוקון מדגם חדש (W 1). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יבש המדגם נפוח בתנור ואקום ב 80 מעלות צלזיוס עד משקל מתמיד הוא הגיע ולקבוע את המשקל היבש של המדגם (W 2). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השג את התוכן הג&#39;ל W 2 / W 0 x 100% </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> קבע את הצולבותצפיפות הקישור ([XLD] ב mol / ס&quot;מ 3) באמצעות המשוואה פלורי-Rehner 42, 43, [XLD] = (ln (1-V R) + V + R χV R 2) / (2V S (R 0.5V -V R 1/3)) עם V S הנפח הטוחן של (decalin ממיס: 154 מיליליטר / mol ב 23 ° C), χ פרמטר האינטראקציה (decalin-EPDM: 0.121 + 44 0.278V R) ו- V אות R נפח קטן של גומי במדגם נפוחות כי ניתן לקבוע מן W 2 / (W 2 + (W 1 -W 2) ∙ ρ EPM-ז-furan / ρ decalin) עם צפיפויות (ρ) להיות 860 ק&quot;ג / מ 3 עבור EPM-ז-furan ו 896 ק&quot;ג / מ 3 עבור decalin, בהתאמה. </li></ol>

The author Martin van Duin is an employee of LANXESS Elastomers B.V. that produces EPM-g-MA rubbers used in this Article.

גומי מסחרי EPM-ז-MA היה התרמו-הפיך צולב בגישה שני שלבים פשוטה. הגומי maleated שונה הראשון עם פ&quot;א להשתיל קבוצות furan על עמוד השדרה גומי. פוראנים ממתינים המתקבלים מראים תגובתיות כמו Dienes דילס-אלדר. אליפטיות בע&quot;מ שימש cross-linking סוכן, וכתוצאה מכך גשר התרמו-הפיך בין שני moieties furan. תגובות שניהם היו מוצלחות עם המרות טובות (&gt; 80%) על פי ספקטרוסקופיה אינפרא האדומה, ניתוח יסודי. Cross-linking הוצגה על ידי נפיחות בדיקות מסיסות, מניב תוכן ג&#39;ל של 100%. עבור הביצוע המוצלח של הפרוטוקול המתואר, זה קריטי, כי הרכיבים הבודדים מוכנים בקפידה. למרבה הצער, הכנת גומי reworkable על ידי עשיית שימוש של השיטה המתוארת כאן אינה מאפשרת upscaling קל בכמויות גדולות יותר. אמנם אין שיטות אחרות של הכנת מוצר גומי reworkable זה כבר described בספרות פתוח, אנלוגיה עם השתלת רדיקלים חופשיים ידועים של אנהידריד maleic על גומי EPM ניתן להסיק מבחינה זו. 32 שינוי ממיסים של הגומי הוא אלטרנטיבה מבטיחה שאינה דורשת חומר ממיס, טיהור ביניים או ייבוש צעדים וניתן להורג על ציוד מסחרי כגון מיקסרים להמיס או extruders. הפקת גומי כזה reworkable יהיה הרבה יותר זמן ועלות יעיל אם זה היה להיות מוצא להורג באמצעות עיבוד להמיס. מאידך, השיטה המתוארת מאפשרת שליטה רבה יותר של התגובה לבין מוצר סופי יותר מוגדר היטב. ברמה של השוואה כללית יותר בין הגישה הנוכחית כלפי גומי reworkable וגישות מחזור אחרים (למשל, devulcanization), יש לציין כי החומרים צריכים להיות שונים לפני cross-linking וכי להיכשל צולבות הקישורים נוצרו יחסית בטמפרטורות נמוכות (&gt; 180%). עם זאת, גישה זואין לאפשר ייצור של מוצר &quot;מהעריסה לעריסה&quot; גומי למחזור ואילו המחזור של קונדומי devulcanized מוגבל עד קשה כדי השימוש החוזר של מספר אחוזים בשילוב עם חומרים בתולים. 54, 55 צפיפויות הקשר הצולב של DA צולב EPM-ז-furan כפי שיקבעו מעת FT-IR ו- EA המתאימה לאלה נקבעים מבדיקות להתנפח. הערכים המתקבלים הם מאפיין עבור צולבים רופף, רשתות גומי ומקבילים צפיפויות קשר צולב אופייני של גופרית והחניכיים EPDM נרפא חמצן (1-5 x 10 -4 mol / ס&quot;מ 3) דיווחו בספרות. 53, 54 צפיפות קשר צולב של הדגימות הצולבות DA היא דומה לאלה של אזכור EPDM גופרית ו נרפא חמצן, המאפשרים השוואה של נכסים. לבסוף, קשיות החוף, מודולוס Young&#39;s, התארכות בהפסקה, חוזק מתיחה אולטימטיבי ודחיסה להגדיר כל indicatדואר הטרנספורמציה של פולימר צמיג לתוך רשת גומי אלסטי על התוספת של בע&quot;מ. תכונות מכניות אלו מתאימות לאלו של דגימות sulphur- והפניות נרפא-חמצן והם נשמרו לאחר עיבוד מחדש תרמו-הפיך גומי צולבים. עיבוד מחדש של החומר בוצע עד 5 פעמים ללא כל אובדן משמעותי של נכסים. התוצאות המוצגות לספק תוואי חדש עבור (ההפיך) cross-linking של (EPM) גומי באמצעות (רטרו) דילס-אלדר תגובה, אשר משלימה את ארגז הכלים של מחזור גומי. הם לסלול את הדרך לקראת היישום של אסטרטגיות cross-linking כזה (ואת המחזור אלה עלולים להביא לפעולה) עבור מגוון רחב של מוצרי גומי.

גיפור גופרית וריפוי מי כרגע טכניקות cross-linking התעשייתיות המרכזיות בתעשיית הגומי, מניב צולבות קישורים כימיים בלתי הפיכים המונעים עיבוד מחדש להמס. 1, 2 &#39;מהעריסה לעריסה &quot;גישה למחזר גומי צולב דורש חומר מתנהג גומי דומה צולב לצמיתות בתנאי שירות, תוך גברת רגישות של processability מחזור מלא של תרמופלסטיים בטמפרטורות גבוהות. גישה להשיג מחזור כזה עושה שימוש ברשתות גומי עם צולבות קישורים הפיכים המגיבים לגירוי חיצוני, כגון טמפרטורה (הריאליים ביותר מנקודת המבט של יישומים תעשייתיים בעתיד). 3-5 היווצרות הקישורים הצולבים אלה לשירותך יחסית נמוך טמפרטורות נדרשות עבור התנהגות מכאנית טובה של הגומי, תוך המחשוף שלהם בטמפרטורות גבוהות (בדומה לטמפרטורת עיבוד של מתחם הלא-צולבים מקוריים) מאפשר reCycling של החומר. חומרים ספציפיים מסוימים יכולים להיות צולבים הפיכים על ידי עשיית השימוש של רשתות קוולנטיים דינמיות שנקראות דרך תגובות polycondensation 6 או על ידי טופולוגיית רשת הפיכה שנקראה הקפאה דרך תגובות transesterification. 7-9 החסרון של גישות אלו הוא הצורך בעיצוב סינתזת פולימרים חדשים ולא שינוי קיים, גומי מסחרי שכבר יש את המאפיינים הרצויים. טכניקות תרמו-הפיך גומי קשר צולב כרוך מליטה מימן, אינטראקציות יוניים מליטה קוולנטיים כגון באמצעות rearrangements דיסולפיד המופעל התרמו. 10-13 לאחרונה, טרמו הפיך cross-linking באמצעות דילס-אלדר (DA) כימיה פותחה. 14 כימית DA -21 ניתן ליישם מגוון רחב של פולימרים ומייצגים בחירה פופולרית, במיוחד מאז תגובת DA מאפשרת קינטיקה מהירה יחסית ותנאי תגובה חריפים. 17, 22-24 Thטמפרטורות צימוד צימוד גבוה הנמוכים EIR לעשות furan ו מועמדים מצוינים maleimide עבור cross-linking פולימר הפיך. 18-20, 25-28 מטרת העבודה הנוכחית היא לספק שיטה לשימוש כימיה DA ככלי התרמו-הפיך cross-linking עבור מוצר גומי תעשייתי (איור 1). 5 ראשית, תגובתיות של אלסטומרים פחמימנים רווים, כגון אתילן / קונדומי פרופילן (EPM), צריכים להיות מוגברים. דוגמה רלוונטית מסחרית המאפשרת זהו השתלת רדיקלים חופשיים ביוזמת מי של אנהידריד maleic (MA). 29-34 שנית, קבוצת furan יכול להיות מורכבים על גבי גומי EPM כגון maleated ידי החדרת furfurylamine (FFA) לתוך אנהידריד תליון 35 לגבש imide., 36 לבסוף, moieties furan כי ובכך מחוברים לשדרת גומי אז יכול להשתתף כימיה DA התרמו-הפיך כקובץ diene אלקטרון-עשיר. 25, 37-פו אלקטרוניםאו bis-maleimide (BM) הוא dienophile מתאים התגובה cross-linking זה. 19, 26, 38 <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/54496/54496fig1.jpg" /> באיור 1. ערכת התגובה. השתלת Furan ו cross-linking bismaleimide גומי EPM-ז-MA (נדפס באישור 5). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54496/54496fig1large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="599">
	<tbody>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">ENB-EPDM</td>
			<td style="width:97px;">LANXESS Elastomers B.V.</td>
			<td style="width:119px;">Keltan 8550C</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="63">
			<td height="63" style="height:63px;width:216px;">EPM-g-MA</td>
			<td style="width:97px;">LANXESS Elastomers B.V.</td>
			<td>Keltan DE5005</td>
			<td>Vacuum oven for one hour at 175 &#176;C&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">furfurylamine</td>
			<td style="width:97px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">F20009</td>
			<td>Freshly distillated before use</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">di-dodecylamine</td>
			<td style="width:97px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">36784</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">maleic anhydride</td>
			<td style="width:97px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">M0357</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">octadecyl-1-(3,5-di-tert.-butyl-4-hydroxyphenyl)propionate</td>
			<td style="width:97px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">367079</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">bis(tert.-butylperoxy-iso-propyl) benzene</td>
			<td style="width:97px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">531685</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">tetrahydrofuran</td>
			<td style="width:97px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">401757</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">decalin</td>
			<td style="width:97px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">294772</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">acetone</td>
			<td style="width:97px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">320110</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the preparation and properties of thermo-reversibly cross-linked rubber via diels-alder chemistry

שיטה לשימוש כימית התרמו-הפיך Alder דילס ככלי cross-linking למוצרי גומי מודגמת. בעבודה זו, גומי פרופילן אתילן מסחרי, מורכבים עם אנהידריד maleic, הוא התרמו-הפיך צולבים בשני שלבים. Moieties אנהידריד ממתינים שונו הראשון עם furfurylamine להשתיל קבוצות furan לשדרת גומי. קבוצות furan תליון אלו מכן צולבים עם bis-maleimide באמצעות תגובת צימוד דילס-אלדר. תגובות שניהם יכולים להתבצע תחת מגוון רחב של תנאי הניסוי ניתן ליישם בקלות על בקנה מידה גדול. את מאפייני החומר של קונדומים דילס-אלדר צולב וכתוצאה מכך הם דומים פרופילן / אתילן נרפא-חמצן / גומי diene (EPDM) התייחסות. The-קישורים הצלב לשבור בטמפרטורות גבוהות (&gt; 150 ° C) דרך התגובה רטרו-דילס-אלדר וניתן רפורמה ידי חישול תרמית בטמפרטורות נמוכות (50-70 מעלות צלזיוס). הפיכות של המערכה הוכחו שנינותh ספקטרוסקופיה אינפרא אדום, בדיקות מסיסות תכונות מכניות. מחזור של החומר הוצג בצורה מעשית, כלומר, על ידי חיתוך מדגם צולב לחלקים קטנים ודחיסת קריצה אותם הדגימות חדשות מוצגת תכונות מיכניות השוואה, דבר שאינו אפשרי עבור קונדומים צולבים כמקובל.

שינוי מוצלח של-MA EPM-ג&#39;י לתוך EPM-ז-furan ואת cross-linking עם bismaleimide מוצג על ידי התמרת ספקטרומטריית אינפרא אדום (FTIR) (איור 2). הנוכחות של קבוצות furan במוצר EPM-ז-furan ניתן להסיק קריעת אליפטיות CC שיא המתיחה ( <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/54496/54496eq_v-sCC.jpg" /> = 1,050 -1 ס&quot;מ) לשתי פסגות furan ( <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/54496/54496eq_v-asCOC.jpg" /> = 1,073 -1 ס&quot;מ ו <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/54496/54496eq_v-sCOC.jpg" /> = 1,013 -1 ס&quot;מ), את המראה של רטט C = C furan מתיחה ( <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/54496/54496eq_v-sCC.jpg" /> = 1,504 -1 ס&quot;מ) ושל רטט דפורמציה 599 ס&quot;מ -1. 15, 37, 37 הטבעת furan מתיחה פסגות ב 1,436 ו 1,345 -1 ס&quot;מ יכול לא לא להיות observed כפי שהם מוסתרים על ידי -vibrations CH 2 חופפים גדול של עמוד השדרה גומי לעבר 1,450 -1 ס&quot;מ ו 1,350 -1 ס&quot;מ. 15 שילוב של BM ניתן להסיק ממראה <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/54496/54496eq_delta_ip_DAring.jpg" /> ב 1,190 -1 ס&quot;מ ושל להקות succinimide מאפיין ( <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/54496/54496eq_v-sCNC.jpg" /> = 1,385 -1 ס&quot;מ, <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/54496/54496eq_delta_ip_HNC.jpg" /> = 1,311 -1 ס&quot;מ ו <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/54496/54496eq_delta_asoop_OCN.jpg" /> = 620 ס&quot;מ -1). 45, 46 קליטת הקשורות furan ( <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/54496/54496eq_v-sCOC.jpg" /> ) יורד על cross-linking ואת <img alt="משוואה" src="/files/ftp_upload/54496/54496eq_v-sCO.jpg" /> עליות להקת קרבוניל כתוצאת קליטה שנייה סביב 1,770 -1 סנטימטר<html> כי מיוחס טבעת succinimide נובע cycloaddition. 25 FTIR וניתוח היסודות שימשו כדי לברר איזה שינוי והמרות cross-linking (טבלה 1). ה- Financial Times-IR ו- EA המרות שימשו כדי לקבוע את צפיפות צולבות הקישור של DA צולבים EPM-ז-furan, אשר נמצאה 1.8 x 10 -4 ± 3 x 10 -5 mol / ס&quot;מ 3. לדברים להתנפח בדיקות (פרוטוקול 4), התוכן ג&#39;ל של כל הדגימות הצולבות הייתה כ 100% ואת צפיפות צולבות הקישור של DA צולב EPM-ז-furan היה 2.1 x 10 -4 ± 2 x 10 - 5 mol / ס&quot;מ 3. צפיפויות קשר צולב של מערכות ייחוס EPDM גופרית ו נרפא חמצן נמצאו בהתאמה 1.7 x 10 -4 ± 6 x 10 -6 ו -1.8 x 10 -4 ± 8 x 10 -6 mol / ס&quot;מ 3, בהתאמה . t &quot;FO: keep-together.within-page =&quot; 1 &quot;&gt; <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/54496/54496fig2.jpg" /> . איור 2. FT-IR ספקטרה הקליטה ספקטרה של השמאל: EPM-ז-MA (אדום) ו שונה EPM-ז-furan (שחור) וימין: הלא-צולבים EPM-ז-furan (שחור) דילס-אלדר צולב EPM-ז-furan (כחול) (נדפס באישור 5). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54496/54496fig2large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> <table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td></td><td> wt% N </td><td> wt% C </td><td> wt% H </td><td> מרת FT-IR (%) </td><td> מרת EA (%) </td></tr><tr><td> EPM-ז-MA </td><td> &lt;0.01 </td><td> 84.7 </td><td> 14.3 </td><td></td><td> - </td></tr><tr><td> EPM-ז-furan </td><td> 0.3 </td><td> 84.8 </td><td> 14.2 </td><td> 96 </td><td> 93 </td></tr><tr><td> צולבים DA EPM-ז-furan </td><td> 0.4 </td><td> 84.2 </td><td> 14 </td><td> 72 </td><td> 80 </td></tr></tbody></table> מרות תגובה בטבלה 1.. מניתוח תוצאות Elemental ו FT-IR (מותאמות באישור 5). הדה-cross-linking של DA צולבים EPM-ז-furan המוצר היה ואחריו שידור FT-IR (איור 3). כמה פסגות מאפיין furan כגון ובאותו בהתאמה 1,504 ו 1,013 -1 ס&quot;מ ירידה על חישול תרמית על 50 מעלות צלזיוס ועליות לאחר דפוס דחיסה ב 175 מעלות צלזיוס. זה מצביע על כך cross-linking ודה-cross-linking מתרחשות באמצעות תגובת DA הפיכה בין קבוצות furan מורכבות<html> וסוכני בע&quot;מ הוסיפו מקשר שני והערב. 47 בדיקות מסיסות הם שיטה מעשית יותר כדי לבחון את ההשפעות של cross-linking ודה-cross-linking. EPM-ז-furan מסיס decalin (5% WT) ב 23 ° C. אותו החומר צולב עם BM הוא מסיס בבירור באותם תנאים. Thermo-הפיכות של תגובת cross-linking הוצגו על ידי המסת המוצר במהלך 1 שעה של חימום ל -175 מעלות צלזיוס. לבסוף, דרך מעשית של בדיקות של reworkability החומר הוא על ידי שחיקה או חיתוך גומי צולבים ודחיסה יוצקים אותה ב 160 ° C ו -100 רף 30 דקות. החומר לעיבוד חוזר וכתוצאה מכך נמצאה צפיפות קשר צולב של 2.0 x 10 -4 ± 2 x 10 -5 mol / ס&quot;מ 3. כאשר גומי EPDM הוא בלתי הפיך צולבים עם מי, remolding את החתיכות החתוכות באותם תנאים לא להיכנע מדגם קוהרנטי (איור 4). = &quot;1&quot;&gt; <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/54496/54496fig3.jpg" /> איור 3. ספקטרום הקליטה FT-IR. ספקטרה של EPM-ז-furan ו התובע (דה / מחדש) צולבים EPM-ז-furan (נדפס באישור 5). <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54496/54496fig3large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של זה דמות.</a> <img alt="איור 4" src="/files/ftp_upload/54496/54496fig4.jpg" /> איור 4. דגימות גומי עיבוד מחדש. ברי מדגם thermoreversibly צולב sulphur- והגומי נרפא החמצן כי הם כל reprocessed באותם תנאים. <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54496/54496fig4large.jpg" target="_blank">אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a> עליות הקשיות ואת compסט ression פוחתת כאשר הולכים מן הלא-צולבים EPM-ז-MA ומבשרי EPM-ז-furan אל EPM-ז-furan צולבים DA (איור 5). זה מצביע בבירור על המרה של הפולימר הצמיג לתוך רשת אלסטית המתרחשת על cross-linking. סט הקשיות ודחיסה של דגימות reprocessed של בהתאמה 44 Shore A ו- 5% הם דומה לאלה של הדגימות הצולבות DA המקורי. סט הקשיות ודחיסה של גופרית מי צולב גומי EPDM היו 60 ו -61 Shore A ו- 5% ו -8% בהתאמה. למרות דגימות צולבות אלה יש באופן בלתי הפיך ערך קשיות גבוהה, להגדיר הדחיסה שלהם נחות מעט על הדגימות הצולבות DA. התארכות בהפסקה פוחתת כאשר הולכים מן הלא-צולבים EPM-ז-MA אל EPM-ז-furan שונה (איור 6). הבדל זה יכול להיות מוסבר על ידי אפקטים סינרגטית של הממתינים, conjugatאד קבוצות furan. 48 קשיחות מוגברת שלהם, ייצוב לערום-π ותואר נמוך מאוד של רדיקלי cross-linking בין פוראנים יכול להיות מספיק כדי להפחית את האלסטיות של הגומי במידה מסוימת. הדגימות הצולבות EPM-furan-g להראות משמעותי moduli מתיחה גבוהה התארכות נמוכה בערכי הפסקה לעומת המבשרים הלא הצולבים שלהם. המתיחה גבוהה אלה moduli ואת ההתארכות נמוכה מעידה על קונדומים צולבים. 49, 50 גם נראה כי הגומי הצולב ממוחזר לשמור על מאפייני מאפיין אלה עשויים גומי צולב, המציין כי קונדומים הצולבים אלה ניתן לעצב מחדש או עבדו , ללא קשר מודולוס שלהם גבוה התארכות נמוכה. עקומות מתח-הזן החציוני גם להראות כי התרמו-הפיך, DA צולב גומי, לפני ואחרי עיבוד מחדש, תשואות על לחצים גבוהים זנים נמוכים יותר מאשר אי-הצולבים שלהם EPM-ז-MA ו- EPM-ז-furan מבשרים. הבחנה זו illustra<html> tive להתנהגות שונה של גומי צולבים ולא צולבים כפי שהומחש דגימות EPDM נרפא חמצן וגופרית. 51, 52 אלה חמצן ו דגימות התייחסות נרפא גופרית נראה שיש moduli של גבוה צעירים במעט צולבות DA מקושרים קונדומים למרות נמדדו הם לקיים צפיפויות קשר צולב דומה. חוזק המתיחה ו ההתארכות בהפסקה של הדגימות הצולבות DA עם זאת, הם לפחות טובים כמו אלה של החמצן ודוגמאות נרפאו גופרית. <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/54496/54496fig5.jpg" /> איור 5. קשיות ולהגדיר דחיסה. תוצאות עבור הלא צולבים EPM-ז-MA ו- EPM-ז-furan, צולבים DA EPM-ז-furan ובאופן בלתי הפיך גופרית וגומי EPDM נרפא חמצן. ברים שגיאה מייצגים את סטיית התקן (נדפס באישור 5).עומס / 54,496 / 54496fig5large.jpg &quot;target =&quot; _ blank &quot;&gt; לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו. <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/54496/54496fig6.jpg" /> איור 6. מבחן מתיחה. תוצאות עבור EPM-ז-MA (1), EPM-ז-furan (2), DA צולבים EPM-ז-furan (3) וע&quot;י עיבוד מחדש, DA צולבים EPM-ז-furan (4) יחד עם גופרית (5) ו peroxide- (6) EPDM נרפא. גרפי מתח-זן חציון (משמאל) ואת מודול יאנג המקביל, חוזק מתיחת התארכות בהפסקה (מימין). ברים שגיאה מייצגים את סטיית התקן. (הודפס מחדש באישור 5) <a href="https://www-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/54496/54496fig6large.jpg" target="_blank">נא ללחוץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.</a>

Watch this Scientific Journal Video about The Preparation and Properties of Thermo-reversibly Cross-linked Rubber Via Diels-Alder Chemistry at JoVE.com

The Preparation and Properties of Thermo-reversibly Cross-linked Rubber Via Diels-Alder Chemistry

A simple two-step approach involving rubber modification and cross-linking yields fully reworkable, elastic rubber products.

הכנת המאפיינים של Thermo-הפיך צולב הגומי Via דילס-אלדר לכימיה

A method for using Diels Alder thermo-reversible chemistry as cross-linking tool for rubber products is demonstrated. In this work, a commercial ...

the-preparation-properties-thermo-reversibly-cross-linked-rubber-via

Nanyang Technological University

Research

Education

JoVE Core

JoVE Journal

Organic Chemistry

Chemistry

Unit 1

Dienes, Conjugated Pi Systems, and Pericyclic Reactions

SCIENTISTS IN ACTION

13.5K Views.  University of Groningen. A simple two-step approach involving rubber modification and cross-linking yields fully reworkable, elastic rubber products. 

Video: The Preparation and Properties of Thermo-reversibly Cross-linked Rubber Via Diels-Alder Chemistry

Microwave-assisted Intramolecular Dehydrogenative Diels-Alder Reactions for the Synthesis of Functionalized Naphthalenes/Solvatochromic Dyes

Functionalized naphthalenes have applications in a variety of research fields ranging from the synthesis of natural or biologically active molecules to the preparation of new organic dyes. Although numerous strategies have been reported to access naphthalene scaffolds, many procedures still present limitations in terms of incorporating functionality, which in turn narrows the range of available substrates. The development of versatile methods for direct access to substituted naphthalenes is therefore highly desirable.
The Diels-Alder (DA) cycloaddition reaction is a powerful and attractive method for the formation of saturated and unsaturated ring systems from readily available starting materials. A new microwave-assisted intramolecular dehydrogenative DA reaction of styrenyl derivatives described herein generates a variety of functionalized cyclopenta[b]naphthalenes that could not be prepared using existing synthetic methods. When compared to conventional heating, microwave irradiation accelerates reaction rates, enhances yields, and limits the formation of undesired byproducts.
The utility of this protocol is further demonstrated by the conversion of a DA cycloadduct into a novel solvatochromic fluorescent dye via a Buchwald-Hartwig palladium-catalyzed cross-coupling reaction. Fluorescence spectroscopy, as an informative and sensitive analytical technique, plays a key role in research fields including environmental science, medicine, pharmacology, and cellular biology. Access to a variety of new organic fluorophores provided by the microwave-assisted dehydrogenative DA reaction allows for further advancement in these fields.

Microwave-assisted intramolecular dehydrogenative Diels-Alder (DA) reactions provide concise access to functionalized cyclopenta[b]naphthalene building blocks. The utility of this methodology is demonstrated by one-step conversion of the dehydrogenative DA cycloadducts into novel solvatochromic fluorescent dyes via Buchwald-Hartwig palladium-catalyzed cross-coupling reactions.

מיקרוגל בסיוע תגובות Dehydrogenative intramolecular דילס-Alder לסינתזה של Naphthalenes הפונקציונלי / צבעי Solvatochromic

Functionalized naphthalenes have applications in a variety of research fields ranging from the synthesis of natural or biologically active molecules to ...

Preparation of Hydrophobic Metal-Organic Frameworks via Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition of Perfluoroalkanes for the Removal of Ammonia

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high surface area microporous materials, such as metal-organic frameworks (MOFs), unique challenges present themselves for PECVD treatments. Herein the protocol for development of a MOF that was previously unstable to humid conditions is presented. The protocol describes the synthesis of Cu-BTC (also known as HKUST-1), the treatment of Cu-BTC with PECVD of perfluoroalkanes, the aging of materials under humid conditions, and the subsequent ammonia microbreakthrough experiments on milligram quantities of microporous materials. Cu-BTC has an extremely high surface area (~1,800 m2/g) when compared to most materials or surfaces that have been previously treated by PECVD methods. Parameters such as chamber pressure and treatment time are extremely important to ensure the perfluoroalkane plasma penetrates to and reacts with the inner MOF surfaces. Furthermore, the protocol for ammonia microbreakthrough experiments set forth here can be utilized for a variety of test gases and microporous materials.

Herein the procedures for plasma enhanced chemical vapor deposition of perfluoroalkanes on microporous materials such as metal-organic frameworks to enhance their stability and hydrophobicity are described. Furthermore, breakthrough testing of milligram quantities of samples is described in detail.

הכנת מסגרות מתכת אורגנית הידרופובי באמצעות פלזמה משופרת שיקוע הכימי של Perfluoroalkanes להסרת אמוניה

Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of perfluoroalkanes has long been studied for tuning the wetting properties of surfaces. For high ...

Preparation and Use of Carbonyl-decorated Carbenes in the Activation of White Phosphorus

Here we present a protocol for the synthesis of two distinct carbonyl-decorated carbenes. Both carbenes can be prepared using nearly identical procedures in multi-gram scale quantities. The goal of this manuscript is to clearly detail how to handle and prepare these unique carbenes such that a synthetic chemist of any skill level can work with them. The two carbenes described are a diamidocarbene (DAC, carbene 1) and a monoamidoaminocarbene (MAAC 2). These carbenes are highly electron-deficient and as such display reactivity profiles that are atypical of more traditional N-heterocyclic carbenes. Additionally, these two carbenes only differ in their electrophilic character and not their steric parameters, making them ideal for studying how carbene electronics influence reactivity. To demonstrate this phenomenon, we are also describing the activation of white phosphorus (P4) using these carbenes. Depending on the carbene used, two very different phosphorus-containing compounds can be isolated. When the DAC 1 is used, a tris(phosphaalkenyl)phosphane can be isolated as the exclusive product. Remarkably however, when MAAC 2 is added to P4 under identical reaction conditions, an unexpected carbene-supported P8&#160;allotrope of phosphorus is isolated exclusively. Mechanistic studies demonstrate that this carbene-supported P8allotrope forms via a [2+2] cycloaddition dimerization of a transient diphosphene which has been trapped by treatment with 2,3-dimethyl-1,3-butadiene.

Here, we present a protocol for the synthesis of two carbonyl-decorated carbenes. The protocol makes these interesting compounds readily available to chemists of all skill levels. In addition to the synthesis of these two carbenes, their use in the activation of white phosphorus is also described.

הכנה ושימוש בקרבנים מעוטרים קרבוניל בהפעלה של זרחן לבן

Here we present a protocol for the synthesis of two distinct carbonyl-decorated carbenes. Both carbenes can be prepared using nearly identical procedures ...

Facile and Efficient Preparation of Tri-component Fluorescent Glycopolymers via RAFT-controlled Polymerization

Synthetic glycopolymers are instrumental and versatile tools used in various biochemical and biomedical research fields. An example of a facile and efficient synthesis of well-controlled fluorescent statistical glycopolymers using reversible addition-fragmentation chain-transfer (RAFT)-based polymerization is demonstrated. The synthesis starts with the preparation of &#946;-galactose-containing glycomonomer 2-lactobionamidoethyl methacrylamide obtained by reaction of lactobionolactone and N-(2-aminoethyl) methacrylamide (AEMA). 2-Gluconamidoethyl methacrylamide (GAEMA) is used as a structural analog lacking a terminal &#946;-galactoside. The following RAFT-mediated copolymerization reaction involves three different monomers: N-(2-hydroxyethyl) acrylamide as spacer, AEMA as target for further fluorescence labeling, and the glycomonomers. Tolerant of aqueous systems, the RAFT agent used in the reaction is (4-cyanopentanoic acid)-4-dithiobenzoate. Low dispersities (&#8804;1.32), predictable copolymer compositions, and high reproducibility of the polymerizations were observed among the products. Fluorescent polymers are obtained by modifying the glycopolymers with carboxyfluorescein succinimidyl ester targeting the primary amine functional groups on AEMA. Lectin-binding specificities of the resulting glycopolymers are verified by testing with corresponding agarose beads coated with specific glycoepitope recognizing lectins. Because of the ease of the synthesis, the tight control of the product compositions and the good reproducibility of the reaction, this protocol can be translated towards preparation of other RAFT-based glycopolymers with specific structures and compositions, as desired.

An efficient, three-step synthesis of RAFT-based fluorescent glycopolymers, consisting of glycomonomer preparation, copolymerization, and post-modification, is demonstrated. This protocol can be used to prepare RAFT-based statistical glycopolymers with desired structures.

הכנה קלילה ויעילה של Glycopolymers פלורסנט Tri-רכיב באמצעות פלמור שליטת רפסודה

Synthetic glycopolymers are instrumental and versatile tools used in various biochemical and biomedical research fields. An example of a facile and ...

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

The chemical linking or bioconjugation of proteins to fluorescent dyes, drugs, polymers and other proteins has a broad range of applications, such as the development of antibody drug conjugates (ADCs) and nanomedicine, fluorescent microscopy and systems chemistry. For many of these applications, specificity of the bioconjugation method used is of prime concern. The Michael addition of maleimides with cysteine(s) on the target proteins is highly selective and proceeds rapidly under mild conditions, making it one of the most popular methods for protein bioconjugation.
We demonstrate here the modification of the only surface-accessible cysteine residue on yeast cytochrome c with a ruthenium(II) bisterpyridine maleimide. The protein bioconjugation is verified by gel electrophoresis and purified by aqueous-based fast protein liquid chromatography in 27% yield of isolated protein material. Structural characterization with MALDI-TOF MS and UV-Vis is then used to verify that the bioconjugation is successful. The protocol shown here is easily applicable to other cysteine - maleimide coupling of proteins to other proteins, dyes, drugs or polymers.

Synthesis of Protein Bioconjugates via Cysteine-maleimide Chemistry

This protocol details the important steps required for the bioconjugation of a cysteine containing protein to a maleimide, including reagent purification, reaction conditions, bioconjugate purification and bioconjugate characterization.

סינתזה של חלבון Bioconjugates<em&gt; דרך</em&gt; כימיה ציסטאין-maleimide

The chemical linking or bioconjugation of proteins to fluorescent dyes, drugs, polymers and other proteins has a broad range of applications, such as the ...

Preparation of Chitosan-based Injectable Hydrogels and Its Application in 3D Cell Culture

The protocol presents a facile, efficient, and versatile method to prepare chitosan-based hydrogels using dynamic imine chemistry. The hydrogel is prepared by mixing solutions of glycol chitosan with a synthesized benzaldehyde terminated polymer gelator, and hydrogels are efficiently obtained in several minutes at room temperature. By varying ratios between glycol chitosan, polymer gelator, and water contents, versatile hydrogels with different gelation times and stiffness are obtained. When damaged, the hydrogel can recover its appearances and modulus, due to the reversibility of the dynamic imine bonds as crosslinkages. This self-healable property enables the hydrogel to be injectable since it can be self-healed from squeezed pieces to an integral bulk hydrogel after the injection process. The hydrogel is also multi-responsive to many bio-active stimuli due to different equilibration statuses of the dynamic imine bonds. This hydrogel was confirmed as bio-compatible, and L929 mouse fibroblast cells were embedded following standard procedures and the cell proliferation was easily assessed by a 3D cell cultivation process. The hydrogel can offer an adjustable platform for different research where a physiological mimic of a 3D environment for cells is profited. Along with its multi-responsive, self-healable, and injectable properties, the hydrogels can potentially be applied as multiple carriers for drugs and cells in future bio-medical applications.

Here we describe a facile preparation of chitosan-based injectable hydrogels using dynamic imine chemistry. Methods to adjust the hydrogel&#8217;s mechanical strength and its application in 3D cell culture are presented.

הכנת Hydrogels להזרקה מבוסס משקם ויישומה בתרבות תא תלת-ממד

The protocol presents a facile, efficient, and versatile method to prepare chitosan-based hydrogels using dynamic imine chemistry. The hydrogel is ...

Determination of Thermodynamic Properties of Alkaline Earth-liquid Metal Alloys Using the Electromotive Force Technique

A novel electrochemical cell based on a CaF2 solid-state electrolyte has been developed to measure the electromotive force (emf) of binary alkaline earth-liquid metal alloys as functions of both composition and temperature in order to acquire thermodynamic data. The cell consists of a chemically stable solid-state CaF2-AF2 electrolyte (where A is the alkaline-earth element such as Ca, Sr, or Ba), with binary A-B alloy (where B is the liquid metal such as Bi or Sb) working electrodes, and a pure A metal reference electrode. Emf data are collected over a temperature range of 723 K to 1,123 K in 25 K increments for multiple alloy compositions per experiment and the results are analyzed to yield activity values, phase transition temperatures, and partial molar entropies/enthalpies for each composition.

This protocol describes the measurement of the electromotive force of alkaline-earth elements in liquid metal alloys at high temperatures (723-1,123 K) to determine their thermodynamic properties, including activity, partial molar entropy, partial molar enthalpy, and phase transition temperatures, over a wide composition range.

קביעת מאפייני תרמודינמי בסגסוגות מתכת עפרורית נוזלי בטכניקה כוח אלקטרו מניע

A novel electrochemical cell based on a CaF2 solid-state electrolyte has been developed to measure the electromotive force (emf) of binary alkaline ...

Preparation of Stable Bicyclic Aziridinium Ions and Their Ring-Opening for the Synthesis of Azaheterocycles

Bicyclic aziridinium ions were generated by the removal of an appropriate leaving group through internal nucleophilic attack by nitrogen atom in the aziridine ring. The utility of bicyclic aziridinium ions, specifically 1-azoniabicyclo[3.1.0]hexane and 1-azoniabicyclo[4.1.0]heptane tosylate highlighted in the aziridine ring openings by the nucleophile with the release of the ring strain to yield the corresponding ring-expanded azaheterocycles such as pyrrolidine, piperidine and azepane with diverse substituents on the ring in regio- and stereospecific manner. Herein, we report a simple and convenient method for the preparation of the stable 1-azabicyclo[4.1.0]heptane tosylate followed by selective ring opening via a nucleophilic attack either at the bridge or at the bridgehead carbon to yield piperidine and azepane rings, respectively. This synthetic strategy allowed us to prepare biologically active natural products containing piperidine and azepane motif including sedamine, allosedamine, fagomine and balanol in highly efficient manner.

Bicyclic aziridinium ions such as 1-azoniabicyclo[4.1.0]heptane tosylate were generated from 2-[4-tolenesulfonyloxybutyl]aziridine, which was utilized for the preparation of substituted piperidines and azepanes via regio- and stereospecific ring-expansion with various nucleophiles. This highly efficient protocol allowed us to prepare diverse azaheterocycles including natural products such as fagomine, febrifugine analogue and balanol.

הכנת יציב Aziridinium Bicyclic יונים, פתיחת הטבעת שלהם לסינתזה של Azaheterocycles

Bicyclic aziridinium ions were generated by the removal of an appropriate leaving group through internal nucleophilic attack by nitrogen atom in the ...

Disentangling High Strength Copolymer Aramid Fibers to Enable the Determination of Their Mechanical Properties

Traditionally, soft body armor has been made from poly(p-phenylene terephthalamide) (PPTA) and ultra-high molecular weight polyethylene. However, to diversify the fiber choices in the United States body armor market, copolymer fibers based on the combination of 5-amino-2-(p-aminophenyl) benzimidazole (PBIA) and the more conventional PPTA were introduced. Little is known regarding the long-term stability of these fibers, but as condensation polymers, they are expected to have potential sensitivity to moisture and humidity. Therefore, characterizing the strength of the materials and understanding their vulnerability to environmental conditions is important for evaluating their use lifetime in safety applications. Ballistic resistance and other critical structural properties of these fibers are predicated on their strength. To accurately determine the strength of the individual fibers, it is necessary to disentangle them from the yarn without introducing any damage. Three aramid-based copolymer fibers were selected for the study. The fibers were washed with acetone followed by methanol to remove an organic coating that held the individual fibers in each yarn bundle together. This coating makes it difficult to separate single fibers from the yarn bundle for mechanical testing without damaging the fibers and affecting their strength. After washing, fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy was performed on both washed and unwashed samples and the results were compared. This experiment has shown that there are no significant variations in the spectra of poly(p-phenylene-benzimidazole-terephthalamide-co-p-phenylene terephthalamide) (PBIA-co-PPTA1) and PBIA-co-PPTA3 after washing, and only a small variation in intensity for PBIA. This indicates that the acetone and methanol rinses are not adversely affecting the fibers and causing chemical degradation. Additionally, single fiber tensile testing was performed on the washed fibers to characterize their initial tensile strength and strain to failure, and compare those to other reported values. Iterative procedural development was necessary to find a successful method for performing tensile testing on these fibers.

The primary goal of the study is to develop a protocol to prepare consistent specimens for accurate mechanical testing of high strength copolymer aramid fibers, by removing a coating and disentangling the individual fiber strands without introducing significant chemical or physical degradation.

Disentangling חוזק גבוה קופולימר ארמיד סיבים כדי לאפשר קביעת תכונות מכניות שלהם

Traditionally, soft body armor has been made from poly(p-phenylene terephthalamide) (PPTA) and ultra-high molecular weight polyethylene. However, to ...

Surface Properties of Synthesized Nanoporous Carbon and Silica Matrices

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) with a 4.6 nm pore size, and ordered silica porous matrix, SBA-15, with a 5.3 nm pore size. This work describes the surface properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the differently ordered porous materials with similar pore sizes. For this purpose, OMC and SBA-15 with highly ordered nanoporous structures are synthesized via impregnation of the silica matrix by applying a carbon precursor and by the sol-gel method, respectively. The porous structure of investigated systems is characterized by an N2 adsorption-desorption analysis at 77 K. To determine the electrochemical character of the surface of synthesized materials, potentiometric titration measurements are conducted; the obtained results for OMC shows a significant pHpzc shift toward the higher values of pH, relative to SBA-15. This suggests that investigated OMC has surface properties related to oxygen-based functional groups. To describe the surface properties of the materials, the contact angles of liquids penetrating the studied porous beds are also determined. The capillary rise method has confirmed the increased wettability of the silica walls relative to the carbon walls and an influence of the pore roughness on the fluid/wall interactions, which is much more pronounced for silica than for carbon mesopores. We have also studied the melting behavior of D2O confined in OMC and SBA-15 by applying the dielectric method. The results show that the depression of the melting temperature of D2O in the pores of OMC is about 15 K higher relative to the depression of the melting temperature in SBA-15 pores with a comparable 5 nm size. This is caused by the influence of adsorbate/adsorbent interactions of the studied matrices.

Here we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon (with a 4.6 nm pore size) and SBA-15 (with a 5.3 nm pore size). The work describes the surface and textural properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the materials.

מאפייני משטח של פחמן Nanoporous מסונתז סיליקה מטריצות

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) ...