Synthesis of some Nano Multi Arms Polylactide-Dipentaerythritol Organic Polymers
Authors: Al-Lami Hadi , Al-Mayahi Baqer , Haddad Athir 
Published: October 2020

Abstract. The synthesis of a family of polymer stars with six arms of varied poly (L-lactide), PLLA, chain length were prepared to have four various L-lactide monomer repeated units (x=10, 25, 50, and 100) of L-lactide with Dipentaerythritol (DPE) cores support six PLLA arms using 1,8-Diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene (DBU) as an organocatalyst in the ring-opening polymerization (ROP), which afford systematic control the ROP to synthesize polymer stars of variable molecular weight at room temperature. The proposed polymerization mechanism was driven by hydrogen bonding interaction. This is following the fact that DBU does not cause extensive transesterification of PLLA on the time scale of lactide ROP.
The well-defined six-armed stars (PLLA) with a DPE core has been proven by FTIR (Fourier-Transform Infrared Spectroscopy), 1H-NMR (Proton Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy), 13C-NMR (Carbon Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy), and GPC (Gel Permeation Chromatography). The analysis of these six-arm polymers confirmed the expected structure of the obtained star-shaped polymers. The molecular weights of D-PLLAx star polymers linearly increased with the molar ratio of monomer to the initiator, and the molecular weight distribution was narrow (Mw/Mn = 1.09-1.13). The scanning electron microscope (SEM) was used to examine the shape and size of the prepared stars D-PLLAx polymeric nanoparticles may form. The micrographs revealed that the nanoparticles with nearly spherical shapes and with different sizes were gained, but in general, they are less than 100nm in diameters as they developed by the Image-J program which may have a great impact on star properties, The simplicity of the reaction conditions, the ready availability of the catalyst, and the exquisite control over the polymerization are demonstrated.

Resumen. Se reporta la síntesis de una familia de polímeros tipo estrella, los cuales contienen una estructura de seis brazos de unidades de poli (L-lactida), PLLA, de longitud de cadena variada. Los polímeros contienen cuatro diferentes tamaños de unidades repetitivas de monómero de L-lactida (x = 10, 25, 50 y 100), con una coraza de dipentaeritritol (DPE), lo cual implica la formación de un polímero de PLLA conteniendo seis brazos. Se utiliza 1,8-diazabiciclo [5.4.0] undec-7-eno (DBU) como organocatalizador en la polimerización por apertura de anillo (ROP), lo que permite un control sistemático en la polimerización que permite sintetizar polímeros estrellas de peso molecular variable a temperatura ambiente. El mecanismo de polimerización propuesto implica la aceleración de la reacción debido a la formación de enlaces de hidrógeno. Otra ventaja es que el uso de DBU no da lugar a un proceso de transesterificación extenso del PLLA en la escala de tiempo en que ocurre la apertura del anillo de lactida.
Los polímeros estrella de seis brazos de PLLA con un núcleo DPE se caracterizaron por FTIR (Espectroscopía infrarroja por transformada de Fourier), 1H-NMR (Espectroscopía de resonancia magnética nuclear de protones), 13C-NMR (Espectroscopía de resonancia magnética nuclear de carbono), y GPC (cromatografía de permeación en gel). Mediante estas técnicas se corrobora la obtención de polímeros de seis brazos que tienen una estructura en forma de estrella. Los pesos moleculares de los polímeros estrella D-PLLAx aumentaron linealmente con la relación molar de monómero a iniciador, con una distribución de pesos moleculares estrecha (Mw / Mn = 1,09-1,13). El microscopio electrónico de barrido (SEM) se utilizó para examinar la forma y el tamaño de las nanopartículas polímericas de D-PLLAx tipo estrella preparados. Las micrografías revelaron que se obtienen nanopartículas con formas casi esféricas y con diferentes tamaños, pero en general, con menos de 100 nm de diámetro, tal y como se deduce del análisis hecho por el programa Image-J, lo que se espera tenga un impacto importante en las propiedades de los polímeros estrella. Este artículo implica la aplicación de un método simple, el uso de un catalizador facilmente disponible y el adecuado control sobre la reacción de la polimerización.