Troger-Base Polymers of Intrinsic Microporosity via Click Reaction for Gas Adsorption and Separation

عٌرفت البوليمرات الصغيرة ذات المسامات كمواد تستخدم في تخزين غاز ثاني اكسيد الكربون. وهناك دراسات حديثة تمت على البوليمرات الصغيرة المسامية التي تم تحضيرها من خلالنا اظهرت انها تقوم بتخزين كميات كبيرة جدا من غاز ثاني اكسيد الكربون عند الضغط المنخفض. والأهم من ذلك ان هذه البوليمرات يمكن تعديل بنيتها وتركيبها خلال تحضيرها حتى نتمكن من التحكم في حجم وشكل المسامات الموجودة داخل البوليمر من خلال التحكم في المركبات الاحادية التي تستخدم في تكوين هذا البوليمر لتحسين ودمج بعض الوظائف الجديدة. في هذا المشروع المقترح سوف نقوم تطوير تفاعلات البلمرة لتكوين بوليمرات مسامية متطورة وجديدة من خلال استخدام تفاعلات النقر (تفاعلات الكليك) واستخدام قواعد تروجر تحتوي على مجموعات الألكين أو الازيدو كمركبات اولية في تكوين هذه بوليمرات تتميز بوجود هيكل صلب وملتوية وبها خواص أمينية. هذه السمات الهيكلية التي تظهرها حلقتان قاعدة التروجر المترابطة مع مركب الترايزول يمكنها ان تحتضن بقوة سلسلة البوليمرات مما يؤدي الي تكوين مسامات صغيرة يسهل اختراقها. سوف يتم تحضير المركبات الاولية من قواعد التروجر التي تحتوي على مجموعات الألكين والازيدوا من خلال طرق تحضير معروفة ثم نستخدم كمركبات أولية في تفاعلات النقر (تفاعلات الكليك) لتحضير البوليمرات الطولية والبوليمرات المتقاطعة. سوف نقوم بإجراء العديد من التحاليل والدراسات على البوليمرات الناتجة من التفاعلات بالإضافة إلى دراسة سطح البوليمر والمسامات الداخلية من خلال اختبارات المتزاز الغازات. سوف يتم تقيم قدرات هذه البوليمرات الطولية في فصل الغازات باستخدام تقنية قياسات نفاذ الغازات المختلطة وأيضا سوف يتم إجراء الدراسات على البوليمرات المتقاطعة التي سوف يتم تحضيرها لتقيم امكانية تبادلها وامتزازها لغاز ثاني اكسيد الكربون. بلا شك سوف تساهم هذه البوليمرات وتطبيقاتها في تطوير والمساهمة في مجال الكيمياء الخضراء.

Microporous polymers have been identified as organic materials for the storage of CO2 by physisorption. Previous works on our microporous polymers do possess noteworthy microporosity and notable CO2 sorption capacities with significant quantities adsorbed at low pressures. Most importantly, the structure and composition of these polymers can be tailored via synthetic organic procedures and their microporosity can also be controlled by the selection of specific monomers with unique architectural features and incorporating certain functionalities. The present proposal is to establish a polymerization reaction process for the development of novel ‘Polymers of Intrinsic Microporosity’ (PIMs) and their applications as molecular containers for the storage of CO2 as a green approach in the field of green chemistry. The polymerization reactions which is performed by click chemistry (CC), specifically, the Cu-catalyzed azide-alkyne cycloaddition (CuAAC) reaction, utilizes various Troger-base monomers (TBMs) containing either alkyne or azido functionalities forming rigid and contorted structures that incorporate high content of amino moieties. Such structural features exhibited by the bicyclic TBMs and 1,2,3-triazole linkages can strongly embraces the polymer chain together, resulting in microporous material suitable for trapping and storing CO2. TBMs containing polymerisable alkyne or azido groups will be synthesized using previously reported methods. As per the proposed scheme, The CuAAC reactions will be adopted for the construction of linear or crosslinked PIMs. The prepared PIMs will be further characterized by the routinely techniques such as (GPC, FTIR, NMR, MALDI and elemental analysis). Surface area and porous properties will be analyzed by gas sorption technique and their capabilities in gas separation will be evaluated using single and mixed gas permeation measurements. In addition, the crosslinked PIMs, which will demonstrate reversible CO2 mass loadings will be examined using CO2 sorption. Most notably the proposed TBMs-based PIMs will be contributed in the area of green technology applications.