姜黄素，简称CM，是姜黄属植物中发现的一种天然物质。它具有各种医药优势，如抗氧化，抗炎，抗菌性能。此外，它的化学结构使其适合于聚合物形成，这是塑料生产过程中的一个关键功能。因此，姜黄素是研究合成BPA替代品的理想样品材料，BPA是一种用于制造塑料的有毒前体。
图片来源:Man-Zu / Shutterstock.com
双酚A作为内分泌干扰物对健康有一定的有害影响。BPA与癌症、不孕症、糖尿病、肥胖等不利条件的相关性是健康和化学工程领域的主要研究课题。此外，当今的塑料制造导致了环境退化，成千上万吨的微塑料污染了世界各地的自然栖息地。
为了实现可持续发展和循环经济模式，意大利巴里大学的研究人员用姜黄素作为前体材料合成了一种可再生的可替代双酚a的塑料。
合成可再生的BPA替代品
意大利研究小组的目标是制造一种新型的生物基聚碳酸酯，它将取代塑料中的有毒BPA。为了做到这一点，科学家们开发了一个两步程序来创造这种可重复使用的聚碳酸酯替代品。首先，对双酚a聚碳酸酯进行解聚，得到中间产物碳酸二苯酯。
其次，该团队使用姜黄素(CM)及其四氢化形式(THCM)对碳酸二苯酯进行了熔融酯交换，得到了生物基聚碳酸酯CM- pc和THCM- pc。THCM也被用作聚碳酸酯合成过程中的单体，因为它具有CM的化学结构，与BPA的合成相当，但不具有CM不理想的饱和黄色。
此外，利用各种先进的实验室方法对每一种合成的聚碳酸酯进行了聚合反应、分子特性和光学性质的分析。除了高效薄层色谱和凝胶渗透色谱外，研究小组还对CM-PC和THCM-PC进行了不同范围的光谱分析。
特别是，研究人员使用Bruker (Billerica, MA, USA) 500 MHz谱仪进行核磁共振(NMR)分析合成产物的分子结构。在中间阶段，NMR也被用来确认在四氢化CM形成THCM后未共轭羰基的存在。对CM-PC和THCM-PC的光谱进行了分析，并考虑了残留的同位素杂质。利用1H-NMR光谱结合UV-Vis-NIR和IR光谱对生成的聚合物进行表征，得到了每一种聚合物作为潜在的双酚a生产解决方案的更有凝聚力的图像。结果表明，CM-PC和THCM-PC均能成功聚合。
姜黄素具有作为环保塑料生产的潜力
本研究完成的是将塑料废料BPA-PC通过反式聚合转化为天然类似聚合物。因此，BPA被清洁、可再生、无毒的单体所取代。此外，这些聚碳酸酯可以再加工和再利用，使双酚a以高纯度回收，再次转化。这种化学循环对建立一个更可持续的塑料生产过程是有价值的。
巴里大学的研究人员承认，这种使用姜黄素的合成过程是昂贵的，但是，在政治和社会实体的支持下，它可以降低到更经济的价格。科学家们支持在国际范围内提高消费者日常生活和健康的环境敏感性，并改变以生态为重点的政策，从而降低姜黄(姜黄素的来源)的成本。生物基聚合物合成具有实现循环经济的潜力，致力于减少废物和回收利用，以及自然环境和生活在其中的人的健康。
Bruker的Avance系列核磁共振光谱仪是聚合物研究和开发的关键工具箱。无与伦比的探针组合使研究人员能够迅速适应新的趋势，如这里所描述的，以验证新型聚合物的分子结构。
参考
这些信息来源于Bruker BioSpin - NMR、EPR和Imaging提供的材料。亚博网站下载
有关此来源的更多信息，请访问Bruker BioSpin - NMR, EPR和成像。