新型聚酯類聚合物開環聚合之觸媒的合成

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新型聚酯類聚合物開環聚合之

觸媒的合成

彰師大化學系的過去與未來彰師大化學系的過去與未來

彰化師範大學化學系

黃瑞賢

教授

_教授

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民國八十七年八月彰師大化學系助理教授民國八十七年八月彰師大化學系助理教授國科會計畫國科會計畫 814,000814,000 實驗室：一間，辦公室：無。實驗室：一間，辦公室：無。研究生：研究生：無無

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彰化師大化學系國科會計畫一覽表彰化師大化學系國科會計畫一覽表 87 87 33件件 88 88 88件件 89( 89(一一)) 88件件 89( 89(二二)) 88件件 90 90 77件件 91 91 55件件 92 92 66件件 93 93 66件件 94 94 99件件 95 95 99件件

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目前化學研究最熱門的方向

1. 1. 奈米材料奈米材料 2. 2. 生物化學生物化學——生化材料、藥物、基因、生化材料、藥物、基因、生物觸媒等生物觸媒等 3. 3. 綠色化學綠色化學

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生化材料

聚乳酸聚乳酸(PLA) (PLA) --- 以有機酸乳酸為原料生產的新型聚酯材以有機酸乳酸為原料生產的新型聚酯材料料

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乳酸乳酸乳酸交酯乳酸交酯

H

₃

C

CH

OH

COOH

O O _O O _O O _O O O O _O O

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聚乳酸得優點

生物可降解性良好聚乳酸使用後能被自然界中微生物完全降解，最終生成二氧化碳和水，不污染環境，對保護環境非常有利。機械性能及物理性能良好聚乳酸適用於吹塑、熱塑等各種加工方法，加工方便，應用十分廣泛生物相容性良好

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聚乳酸的應用

可用於工業到民用的各種塑膠製品、包裝食品、快餐飯盒、無紡布、工業及民用布。加工成農用織物、保健織物、抹布、衛生用品、室外防紫外線織物、帳篷布、地墊面等等一次性輸液用具、骨材料、免拆型手術縫合線等，低分子聚乳酸作藥物緩釋包裝劑等藥物控制釋放等

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聚乳酸生產是以乳酸為原料，傳統的

乳酸發酵大多用澱粉質原料，目前

美、法、日等國家已開發利用農副產

品為原料發酵生產乳酸，進而生產聚

乳酸。

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聚乳酸的原料是蔗糖或玉米澱粉

,

在一

定條件下會分解成水和二氧化碳

,

不但

不使用石油

,

_,

因為原料是植物

,

燃燒後也

不會導致空氣中二氧化碳增加。美國

嘉吉陶氏公司

(Cargill Dow)

_{(Cargill Dow)}

的聚乳酸年

產能達

14 ₁₄

萬公頓

,

目前獨佔全球聚乳酸

市場。

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研究室研究重點

催化劑

---

生物可相容聚合物

Ligand Synthesis, especially bi

Ligand Synthesis, especially bi-- and and

tridentate ligands containing

tridentate ligands containing heteroatomsheteroatoms

such as N, O, S.

Synthesizing new organometallic complexes,

M= group 13 and early transition metals

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N H _NMe 2 N H NMe₂ Me₂N N N O NH Ph N NMe₂ Me₂N O NH Ph NH N HN N H HN R

R = Me, Et, Adamantyl

O H N N N O _O H H O H N O H N

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Ligand Synthesis

2-(dimethylaminomethyl)pyrrole,

2,5-bis[(dimethylamino)methyl]-pyrrole and their lithium salts

N H HCOH (CH₃)₂NH.HCl N H NMe₂ N Li NMe₂ n-BuLi

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N H 2 HCOH 2 (CH₃)₂NH.HCl _N H NMe₂ Me₂N N Li NMe₂ Me₂N n-BuLi

(15)

民國八十二年購買

(16)

民國九十一年購買

(17)

Me Me O O NH₂ + catalyst Me Me N O H n-BuLi Me Me N O Li

(18)

(19)

(20)

(21)

N O Ar H Ar = 2,6-iPr₂C₆H₃ n-BuLi N O Ar Li 1/2 AlCl3 N O Ar Al N O Ar Cl N O Ar Al Cl Cl AlCl₃ R=Me R=Et 1/2 AlR₃ N O Ar Al N O Ar R N O Ar Al R R AlR₃

(22)

民國九十年購買

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N O Ar Al N O Ar Cl Al(1)-Cl(1) 2.170(6) Al(1)-N(1) 2.02(1) Al(1)-N(2) 2.04(1) Al(1)-O(1) 1.805(9) Al(1)-O(2) 1.799(9) O(2)-Al(1)-O(1) 168.8(5)

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合成之新型有機金屬觸媒可用於

1. 1. 與有機小分子反應之研究與有機小分子反應之研究 2. 2. 應用於有機合成之催化反應應用於有機合成之催化反應 3. 3. 環酯類之開環聚合環酯類之開環聚合 4. 4. 二氧化碳與環氧烷類之共聚合反應二氧化碳與環氧烷類之共聚合反應

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O O O O n catalyst toluene 環酯類之開環聚合環酯類之開環聚合 ε-caprolactone (CPL) polymerization N O Ar Al R R (2) R=Me (3) R=Et (4) R=Me (5) R=Et (6) N O Ar Al N O Ar R N O Ar Al N O Ar Cl

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二氧化碳與環氧烷類之共聚合反應

Copolymerization of cyclohexene oxide (CHO) and CO₂

O N Zn O N Ar Ar CO₂ O N Zn O N Ar Ar O O O O N Zn O N Ar Ar O O O

four-coordinate initiator three-coordinate catalyst epoxide binding

O N Zn _O N Ar Ar O O O CO₂ CO₂ O poly(cyclohexane carbonate)

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膠體滲透層析儀 ( Gel Permeation Chromatography)

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Industrial Synthesis with CO₂ OH CO₂Na CO₂ ONa CO + H₂O H₂ NH₃ H₂NCONH₂ O O O O 水煤汽尿素碳酸乙烯水楊酸鈉

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CO₂ + M−H _M O _C H O M O C O H CO₂ + M−H _M OH C O

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N O Ar H N O Ar Al N O Ar H LiAlH₄ Et₂O CO₂ O O H N O Ar Al N O Ar S S H CS₂ N O Ar Al N O Ar PhNCO O N Ph H N O Ar Al N O Ar SeS₂ S₈ N O Ar Al N O Ar SH H₂NCOOEt N O Ar Al N O Ar N C O Insertion into Al-H

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民國九十一年八月彰師大化學系副教授民國九十一年八月彰師大化學系副教授國科會計畫國科會計畫 1,795,2001,795,200 實驗室：一間，辦公室：一間。實驗室：一間，辦公室：一間。研究生：研究生：七名七名民國九十四年八月彰師大化學系教授民國九十四年八月彰師大化學系教授國科會計畫國科會計畫 1,~~~~1,~~~~ 實驗室：一間，辦公室：一間。實驗室：一間，辦公室：一間。研究生：研究生：七名七名

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實驗室的建立實驗室的建立 Funding Funding——經費來源經費來源 $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $國科會國科會——自然處自然處 $$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$