Polietilenimina - Polyethylenimine

Polietilenimina
Polyethylenimin.svg
Nomes
Nome IUPAC
Poli (iminoetileno)
Outros nomes
Poliaziridina, Poli [imino (1,2-etanodiil)]
Identificadores
ChemSpider
ECHA InfoCard 100.123.818 Edite isso no Wikidata
Propriedades
(C 2 H 5 N) n , forma linear
Massa molar 43.04 ( unidade de repetição ), massa de polímero variável
Exceto onde indicado de outra forma, os dados são fornecidos para materiais em seu estado padrão (a 25 ° C [77 ° F], 100 kPa).
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Referências da Infobox

A polietilenimina ( PEI ) ou poliaziridina é um polímero com unidade de repetição composta pelo grupo amina e dois espaçadores alifáticos de carbono CH 2 CH 2 . As polietilenoiminas lineares contêm todas as aminas secundárias, em contraste com os PEIs ramificados que contêm grupos amino primários, secundários e terciários. Formas dendriméricas totalmente ramificadas também foram relatadas. O PEI é produzido em escala industrial e encontra muitas aplicações geralmente derivadas de seu caráter policatiônico.

Fragmento PEI linear
Fragmento PEI ramificado típico
Dendrímero PEI geração 4

Propriedades

Os PEIs lineares são sólidos à temperatura ambiente, enquanto os PEIs ramificados são líquidos em todos os pesos moleculares. As polietilenoiminas lineares são solúveis em água quente, em pH baixo, em metanol , etanol ou clorofórmio . Eles são insolúveis em água fria, benzeno , éter etílico e acetona . Eles têm um ponto de fusão de 73–75  ° C. Eles podem ser armazenados em temperatura ambiente.

Síntese

PEI ramificado pode ser sintetizado pela polimerização de abertura de anel de aziridina . Dependendo das condições de reação, diferentes graus de ramificação podem ser alcançados. O PEI linear está disponível por pós-modificação de outros polímeros, como poli (2-oxazolinas) ou poliaziridinas N- substituídas. PEI linear foi sintetizado pela hidrólise de poli (2-etil-2-oxazolina) e comercializado como jetPEI. A geração atual in-vivo-jetPEI usa polímeros personalizados de poli (2-etil-2-oxazolina) como precursores.

Formulários

A polietilenoimina encontra muitas aplicações em produtos como: detergentes, adesivos, agentes de tratamento de água e cosméticos. Devido à sua capacidade de modificar a superfície das fibras de celulose, o PEI é empregado como agente de resistência à umidade no processo de fabricação de papel . Também é usado como agente floculante com sóis de sílica e como agente quelante com a capacidade de complexar íons metálicos, como zinco e zircônio. Existem também outras aplicações PEI altamente especializadas:

Biologia

O PEI tem vários usos em biologia de laboratório, especialmente cultura de tecidos , mas também é tóxico para as células se usado em excesso. A toxicidade ocorre por dois mecanismos diferentes, a ruptura da membrana celular levando à morte celular necrótica (imediata) e a ruptura da membrana mitocondrial após a internalização levando à apoptose (retardada).

Promotor de anexos

As polietilenoiminas são usadas na cultura de células de ancoragem fraca para aumentar a fixação. PEI é um polímero catiônico; as superfícies externas das células com carga negativa são atraídas para placas revestidas com PEI, facilitando ligações mais fortes entre as células e a placa.

Reagente de transfecção

A poli (etilenimina) foi o segundo agente de transfecção polimérico descoberto, depois da poli-l-lisina. A PEI condensa o DNA em partículas carregadas positivamente, que se ligam aos resíduos aniônicos da superfície da célula e são levadas para dentro da célula por meio de endocitose . Uma vez dentro da célula, a protonação das aminas resulta em um influxo de contra-íons e uma redução do potencial osmótico. O edema osmótico resulta e rebenta a vesícula, liberando o complexo polímero-DNA (poliplexo) no citoplasma. Se o poliplexo se desempacotar, o DNA estará livre para se difundir para o núcleo.

Permeabilização de bactérias gram negativas

A poli (etilenimina) também é um permeabilizador eficaz da membrana externa de bactérias Gram-negativas .

Captura de CO 2

Tanto a polietilenimina linear quanto a ramificada têm sido utilizadas para a captura de CO 2 , frequentemente impregnado sobre materiais porosos. O primeiro uso do polímero PEI na captura de CO 2 foi dedicado a melhorar a remoção de CO 2 em aplicações de naves espaciais, impregnado sobre uma matriz polimérica. Em seguida, o suporte foi alterado para MCM-41, uma sílica hexagonal mesoestruturada, e grandes quantidades de PEI foram retidas na chamada "cesta molecular". Os materiais adsorventes MCM-41-PEI levaram a maiores capacidades de adsorção de CO 2 do que os materiais PEI ou MCM-41 considerados individualmente. Os autores afirmam que, neste caso, ocorre um efeito sinérgico devido à alta dispersão do PEI no interior da estrutura dos poros do material. Como resultado dessa melhoria, novos trabalhos foram desenvolvidos para estudar mais a fundo o comportamento desses materiais. Trabalhos exaustivos têm se concentrado na capacidade de adsorção de CO 2 , bem como na seletividade de adsorção de CO 2 / O 2 e CO 2 / N 2 de vários materiais MCM-41-PEI com polímeros PEI. Além disso, a impregnação de PEI foi testada em diferentes suportes, como uma matriz de fibra de vidro e monólitos. Porém, para um desempenho adequado em condições reais na captura pós-combustão (temperaturas amenas entre 45-75 ° C e a presença de umidade) é necessário o uso de materiais de sílica estáveis ​​térmica e hidrotermicamente, como o SBA-15, que também apresenta uma mesoestrutura hexagonal. A umidade e as condições do mundo real também foram testadas ao usar materiais impregnados com PEI para adsorver CO 2 do ar.

Uma comparação detalhada entre PEI e outras moléculas contendo amino mostrou um desempenho de excelência de amostras contendo PEI com ciclos. Além disso, apenas uma ligeira diminuição foi registrada em sua captação de CO 2 ao aumentar a temperatura de 25 para 100 ° C, demonstrando uma alta contribuição da quimissorção para a capacidade de adsorção desses sólidos. Pelo mesmo motivo, a capacidade de adsorção sob CO 2 diluído foi de até 90% do valor sob CO 2 puro e também, uma alta seletividade indesejada para SO 2 foi observada. Ultimamente, muitos esforços têm sido feitos no sentido de melhorar a difusão do PEI dentro da estrutura porosa do suporte utilizado. Uma melhor dispersão de PEI e uma maior CO 2 eficiência (CO 2 razão molar / NH) foram obtidos por impregnação de um molde-ocluída material do PE-MCM-41, em vez de cilíndrico perfeito poros de um material calcinado, na sequência de uma rota previamente descrito. O uso combinado de organossilanos como aminopropil-trimetoxissilano, AP e PEI também foi estudado. A primeira abordagem usou uma combinação deles para impregnar suportes porosos, alcançando uma cinética de adsorção de CO 2 mais rápida e maior estabilidade durante os ciclos de reutilização, mas sem maiores eficiências. Um novo método é a chamada "dupla funcionalização". Baseia-se na impregnação de materiais previamente funcionalizados por enxertia (ligação covalente de organossilanos). Os grupos amino incorporados por ambas as vias mostraram efeitos sinérgicos, alcançando altas captações de CO 2 até 235 mg CO 2 / g (5,34 mmol CO 2 / g). A cinética de adsorção de CO 2 também foi estudada para esses materiais, mostrando taxas de adsorção semelhantes às dos sólidos impregnados. Este é um achado interessante, levando-se em consideração o menor volume de poro disponível em materiais duplamente funcionalizados. Assim, pode-se também concluir que sua maior captação e eficiência de CO 2 em comparação aos sólidos impregnados podem ser atribuídas a um efeito sinérgico dos grupos amino incorporados por dois métodos (enxerto e impregnação) ao invés de uma cinética de adsorção mais rápida.

Modificador de função de baixo trabalho para eletrônicos

Poli (etilenimina) e poli (etilenimina) etoxilada (PEIE) foram mostrados como modificadores de função de baixo trabalho eficazes para eletrônica orgânica por Zhou e Kippelen et al. Ele poderia reduzir universalmente a função de trabalho de metais, óxidos de metal, polímeros condutores e grafeno, e assim por diante. É muito importante que o polímero condutor processado em solução de baixa função de trabalho possa ser produzido pela modificação PEI ou PEIE. Com base nessa descoberta, os polímeros foram amplamente usados ​​para células solares orgânicas, diodos emissores de luz orgânicos, transistores de efeito de campo orgânico, células solares de perovskita, diodos emissores de luz perovskita, células solares de pontos quânticos e diodos emissores de luz, etc.

Veja também

Referências