科学家们用木材中的糖类物质制造出了可持续的聚合物

诸平 

据英国巴斯大学（University of Bath）2021年1月11日提供的消息，巴斯大学的科学家利用自然界第二丰富的糖类物质——木糖（Xylose）制造出一种可持续的聚合物。这种受自然启发的新材料不仅减少了对原油产品的依赖，而且它的性能也可以很容易地控制，使材料具有柔性或结晶性。来自该大学可持续和循环技术中心的研究人员称，这种聚合物来自聚醚家族，有多种应用，包括作为聚氨酯的组成部分，聚氨酯可用于床垫和鞋底;作为广泛应用于生物医学的聚乙二醇（polyethylene glycol）或有时用作电池的电解质的聚乙烯氧化物（polyethylene oxide）的生物衍生替代品。相关研究结果已经在《应用化学：国际版》（Angewandte Chemie International Edition）发表——Thomas M. McGuire, Jessica Bowles, Edward Deane, Elliot H. E. Farrar, Dr. Matthew N. Grayson, Dr. Antoine Buchard.Control of Crystallinity and Stereocomplexation of Synthetic Carbohydrate Polymers from d- and l-Xylose, Angewandte Chemie International Edition (2020). DOI: 10.1002/anie.202013562. http://dx.doi.org/10.1002/anie.202013562. anie.202013562.pdf

研究小组表示，这种多功能聚合物可以通过结合其他化学基团，如荧光探针或染料到糖分子上，为生物或化学传感应用添加额外的功能。

该团队可以很容易地生产数百克的这种材料，并预计生产将迅速扩展。安托万·布哈德博士（Dr. Antoine Buchard）是英国皇家学会大学的研究员和可持续和循环技术中心（Royal Society University Research Fellow and Reader at the Centre for Sustainable and Circular Technologies）的学者，他领导了这项研究。他说:“我们非常高兴能够从丰富的自然资源木材中生产出这种可持续的材料。塑料和聚合物对日益减少的化石燃料的依赖是一个主要问题，而来自植物等可再生原料的生物衍生聚合物是塑料可持续发展的解决方案之一。这种聚合物的用途非常广泛，因为它的物理和化学特性很容易调整，可以制成晶体材料或更有弹性的橡胶，还可以引入非常特殊的化学功能。到目前为止，这是很难实现的生物衍生聚合物。这意味着，有了这种聚合物，我们可以以一种更可持续的方式，针对从包装到医疗保健或能源材料的各种应用。”

像所有的糖类物质一样，木糖有两种形式，它们互为镜像，命名为d型和l型。这种聚合物使用木糖天然的d-对眏体（d-enantiomer），然而研究人员已经表明，将木糖的d-对眏体和l-对眏体结合会使聚合物更强。

该研究团队已经为他们的技术申请了专利，现在有兴趣与之合作的工业合作者将进一步扩大生产并探索新材料的应用。更多信息请注意浏览原文（anie.202013562.pdf）或者相关报道。 

Scientists make sustainable polymer from sugars in wood

Sustainable Polymer Reduces Reliance on Crude Oil Products

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Abstract

Manipulating the stereochemistry of polymers is a powerful method to alter their physical properties. Despite the chirality of monosaccharides, reports on the impact of stereochemistry in natural polysaccharides and synthetic carbohydrate polymers remain absent. Herein, we report the cocrystallisation of regio‐ and stereoregular polyethers derived from d‐ and l‐xylose, leading to enhanced thermal properties compared to the enantiopure polymers. To the best of our knowledge, this is the first example of a stereocomplex between carbohydrate polymers of opposite chirality. In contrast, atactic polymers obtained from a racemic mixture of monomers are amorphous. We also show that the polymer hydroxyl groups are amenable to post‐polymerisation functionalization. These strategies afford a family of carbohydrate polyethers, the physical and chemical properties of which can both be controlled, and which opens new possibilities for polysaccharide mimics in biomedical applications or as advanced materials.