Paires de catalyseurs organiques à base de (thio)urée chirale pour la polymérisation par ouverture de cycle stéréosélective du lactide racémique

Abstract

Le polylactide (PLA), polymère biocompatible et produit à partir de sources bio-renouvelables, est une substitution prometteuse des polymères issus du pétrole dans diverses applications, notamment dans les domaines biomédical, pharmaceutique et de l'emballage. Les propriétés thermomécaniques du PLA dépendent cependant fortement de sa microstructure, c'est-à-dire de sa tacticité. Alors que le PLA atactique est amorphe et présente une température de transition vitreuse (Tg) autour de 50 °C, les PLAs hétérotactiques et isotactiques présentent des propriétés semi-cristallines. Le contrôle de la stéréochimie du PLA joue donc un rôle crucial, car il définit sa cristallinité et sa biodégradabilité, ainsi que l'utilisation finale des matériaux à base de PLA. Malgré des avancées significatives dans le domaine de l'organocatalyse, la polymérisation stéréosélective par ouverture de cycle (ROP) du lactide racémique (rac-LA) à l'aide d'organocatalyseurs chiraux reste largement inexplorée. Ce défi est relevé en utilisant une thiourée (ou une urée) chirale combinée à une base forte telle que les bases phosphazènes ou les carbènes N-hétérocycliques. Ces paires organocatalytiques permettent un processus ROP rapide et stéréosélective du rac-LA à température ambiante et au-delà, conduisant à un PLA hautement isotactique, semi-cristallin, sans métal, avec des températures de fusion élevées. Ce système organocatalytique bi-composant combinant une amino(thio)urée chirale et une base organique forte ouvre de nouvelles voies pour le développement de la ROP stéréocontrôlée en général. Dans une autre étude, deux méthodes de polymérisation différentes ont été réunies, à savoir la polymérisation par transfert de groupe (GTP) et la ROP. En utilisant un seul système d'amorçage, la copolymérisation séquentielle d'un méthacrylate de méthyle (MMA) et du rac-LA a été accomplie en utilisant l'organocatalyse.