Are Electron-Withdrawing Groups Affecting Polyester Hydrolysis? A Comprehensive Study on Poly(thioether-ester)s and Poly(sulfone-ester)s

聚酯纤维 聚合物 电泳剂 生物降解 水解 砜 结晶度 化学 有机化学 可生物降解聚合物 材料科学 微塑料 羧酸 化学工程 高分子化学 酶水解 降级(电信) 反应性(心理学)
作者
Emilia Fulajtar,Limin Zhao,Jule K. Meyer,Kathrin A. Retsch,Ashank Upadhyay,Sophia Barbara Däbritz,Thomas Scheibel,Seema Agarwal
出处
期刊:Macromolecules [American Chemical Society]
卷期号:59 (5): 2987-3002 被引量:2
标识
DOI:10.1021/acs.macromol.5c02917
摘要

Improper plastic waste management and the increasing accumulation of microplastics remain major societal challenges, highlighting the need for new material solutions. Biodegradable polymers can contribute to mitigation in selected applications, such as agriculture, where postuse collection is impractical. In this context, strategies to accelerate environmental biodegradation are of growing interest. One promising approach is the incorporation of electron-withdrawing sulfone functionalities, which can increase the electrophilicity of ester carbonyl carbons and thereby enhance hydrolyzability, the rate-determining first step of biodegradation. However, the oxidation of thioethers to sulfones typically induces simultaneous changes in polymer hydrophilicity and crystallinity, complicating the isolation of purely electronic effects. Here, we systematically investigate the inductive effect of sulfone groups on ester hydrolysis. Four small-molecule model compounds derived from thiodiglycolic or thiodipropionic acid and benzylic alcohol were synthesized to isolate purely electronic effects from polymer morphology, oxidized, and examined under basic hydrolysis conditions, and density functional theory (DFT) calculations were employed to rationalize and quantify the experimentally observed trends. Complementary high-molecular-weight poly(sulfone-ester)s with varying distances between sulfone and ester groups but with similar hydrophilicity and crystallinity were compared for their hydrolysis and compostability. The poly(sulfone-ester)s exhibit accelerated hydrolysis, with thiodiglycolic-acid-based systems degrading faster than thiodipropionic-acid-based analogues. Together with a distance-controlled polymer design, this combined experimental–computational approach enables a direct assessment of sulfone-induced inductive effects on ester hydrolysis. The polymers show low cytotoxicity and good mechanical properties and compostability, making them promising candidates for fast-composting packaging materials.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
meimale完成签到,获得积分10
8秒前
jinjing完成签到,获得积分10
9秒前
WL完成签到 ,获得积分0
13秒前
蓝莓芝士完成签到 ,获得积分10
13秒前
sll完成签到 ,获得积分10
13秒前
13秒前
噗愣噗愣地刚发芽完成签到 ,获得积分10
15秒前
16秒前
Rui发布了新的文献求助10
19秒前
研友_8WMgOn完成签到 ,获得积分10
21秒前
Tra小宝发布了新的文献求助10
22秒前
怕黑的店员完成签到,获得积分10
25秒前
crystal完成签到 ,获得积分10
25秒前
Eric完成签到,获得积分10
25秒前
Beyond095完成签到 ,获得积分10
28秒前
Zengyuan完成签到,获得积分10
29秒前
qiqi完成签到 ,获得积分10
30秒前
感性的俊驰完成签到 ,获得积分10
32秒前
隋同学完成签到,获得积分10
32秒前
毛豆小Y完成签到 ,获得积分10
32秒前
DL_zhai完成签到,获得积分10
36秒前
36秒前
cadcae完成签到,获得积分10
36秒前
38秒前
41秒前
feiyafei完成签到 ,获得积分10
42秒前
44秒前
呆萌芙蓉完成签到 ,获得积分10
45秒前
Tra小宝完成签到,获得积分10
47秒前
47秒前
稳重的秋天完成签到,获得积分10
48秒前
泥嚎完成签到,获得积分10
53秒前
青帝发布了新的文献求助30
54秒前
小鱼完成签到 ,获得积分10
56秒前
Thunnus001完成签到 ,获得积分10
56秒前
余慵慵完成签到 ,获得积分10
57秒前
香蕉新儿完成签到,获得积分10
58秒前
任性铅笔完成签到 ,获得积分10
1分钟前
grubby完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
拉伸高分子熔体中缠结行为的模拟和小角中子散射研究 1500
奈特基础组织学:配套组织病理学(第4版)(Netter's Essential Histology With Correlated Histopathology)求助 1000
Encyclopedia of Modern Artificial Intelligence 1000
John McDowells Bildungstheorie 800
Analyses de reconnaissances de dettes passées devant les échevins d'Ypres (1249-1291) 600
Synthesis, Application and Future Perspectives of Smart Nano-materials - Part 1 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 计算机科学 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 物理 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 人工智能 细胞生物学 无机化学 物理化学 数学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 8152021
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9548857
关于积分的说明 21687633
捐赠科研通 7740138
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3425126
关于科研通互助平台的介绍 2550227
邀请新用户注册赠送积分活动 2468512