Synthesis of Macromolecular Structures

Vakinformatie

Vak van 6 sp, gedoceerd door Mario Smet en Guy Koeckelberghs. Er moet ook een paper geschreven worden i.v.m. een gekregen onderwerp bij een van de twee proffen. De paper wordt gepresenteerd voor de groep tegen het einde van het semester, maar deze presentatie staat niet op punten; enkel de paper zelf telt mee voor het eindresultaat. Guy Koeckelberghs vraagt standaard veel extra info die in de les verteld wordt en niet per se in de cursustekst staat. De vragen van Mario Smet komen rechtstreeks uit de cursus, of zijn een toepassing van wat er in de cursustekst geschreven staat (bv. manieren om bepaalde dendritische polymeren te synthesiseren met specifieke eigenschappen). Let wel op, bij Smet kan elk detail in de cursus een vraag zijn.

Examenvragen

27 januari 2026

Mario Smet

1. Discuss the potential causes of retardation in RAFT polymerizations. How can you overcome this problem?
2. Describe the structure of gradient copolymers and describe a general synthetic strategy to obtain such copolymers. Discuss if living anionic polymerization would be an efficient strategy to obtain gradient copolymers.
3. Describe a synthetic strategy for a comb-shaped graft copolymer with a polybutadiene backbone and polystyrene arms. The arms should have well controlled length and dispersity. Provide specific reagents and motivate your choice.
4. Explain the (potential) benefits of catalytic sites supported on a polymer. Indicate which (potential) benefits are specific or more pronounced for dendritic polymers.

Guy Koeckelberghs

1. How can the molar mass experimentally be measured? Explain briefly.
2. Define tacticity in vinyl polymerizations. Discuss tacticity control in a free radical, ionic and Ziegler-Natta polymerizations.
3. Explain the 'majority rules' principle and apply it in a system of choice.

28 januari 2025

Mario Smet

1. Give three methods that can be used to control or modify the degree of branching of hyperbranched polymers. Give a specific example of the obtained molecule for each method and the needed reagents.
2. What are ARGET and ICAR. Give the pro's and con's for both.
3. How would you synthesize this star polymer? Give the mechanism and motivate why, starting from a 1,3,5-triethyl benzene-core. Does the polymerization proceed from the core outwards or are the arms synthesized seperately? (idem groups are the same as the arm given).
4. How could this polymer be synthesized? Give the mechanism, the reactants needed and motivate your answer.(PS is polystyrene)

Guy Koeckelberghs

1. Do the polymerizations of the monomers below proceed via a step growth or chain growth mechanism: motivate your answer. If conversion is 98%, what would you do to result in Pn=20? What happens when you use a weak base, rather than a very strong one?

   

   alternatieve tekst

2. Explain SEC: How can you determine the molar mass? What are the drawbacks and how can you solve them?
3. Explain the 'majority rules' principle and apply it to a system of choice.

31 januari 2023

Mario Smet

1. What are the causes for retardation in RAFT? How can you overcome the problem?
2. Describe the structure and general synthetic strategy for a gradient co-polymer. Can a living anionic polymerization have the same efficiency?
3. Use ATRP for following polymerization. Specify reagents and motivate the your choice.
4. Discuss dendrimers as nanoreactors. What are the structural requirement for dendrimers involved? What are the benefits and how does this work? Give a specific example.

Guy Koeckelberghs

1. Define tacticity in vinyl polymerization. Discuss tacticity control in radical, ionic and Ziegler-Natta polymerization.
2. Explain SEC: How can you determine the molar mass? What are the drawbacks and how can you solve them?
3. Explain the 'majority rules' principle and apply it to a system of choice.

26 januari 2021

Mario Smet

1. Give 3 examples of controlled radical polymerization techniques that use cobalt. Give the mechanism.
2. Compare the mechanisms and (dis)advantages of ICAR and ARGET.
3. How could you synthesize this polymer? Specify reagents as much as possible.

1. Why is measuring k(deact) important?

Guy Koeckelberghs

1. Describe the experimental techniques that measure the molar mass (Mn and/or Mw) briefly.
2. Describe the synthesis of PPE briefly.

29 januari 2018

Mario Smet

1. Gegeven grafiek M ifv conversie (linear) bepaal de verhouding monomeer (acrylaat) over initiator
2. Leg Degeneratieve transfer met Jodide uit + waarom niet praktisch
3. Leg uit Dendritische Box uit
4. Synthese van een kam blok-copolymeer via silaan
5. Synthese van TEMPO initiator via Perbenzoezuur en verwarmen.

Guy Koeckelberghs

1. Zijn de polymerisaties van volgende monomeren chain growth of step growth en verklaar waarom. Hoe kan je beide polymerisaties limiteren tot Pn = 20 met als conversie 98%? Wat gebeurt er in beide polymerisaties als je in plaatst van een sterke base een zwakke base gebruikt?

   

   alternatieve tekst

2. Define tacticity and explain tacticity of FRP, anionic polymerization and Ziegler-Natta.
3. Explain 'majority rules' principle and give an example of a polymer.

22 januari 2018

Mario Smet

1. Waarom verloopt NMP beter bij styreen dan bij acrylaten en hoe kan je deze problemen oplossen?
2. Styreen gegeven met benzoylperoxide en een reagens zoals bij AFCT met als Z groep phenyl, A groep CH2, Y een zuurstof en X diphenyl. Wat gebeurt er, leg mechanisme uit en geef het product.
3. Stelling: “Bij een sterk negatieve reductiepotentiaal is de snelheidsconstante van desactivatie klein” Leg uit en gebruik ook Katrp. Klopt deze stelling altijd? Geef uitleg en een voorbeeld van wanneer niet.
4. Geef een voorbeeld van een synthese voor een ster met 4 armen van ongeveer zelfde lengte en geef zoveel mogelijk concrete voorbeelden voor reagentia.
5. Uitleg geven rond gene delivery en leg uit wat het belang is van polymeren erbij.

Guy Koeckelberghs

1. Leg het uit ketengroei en stapgroei en wat het verschil is tussen beiden. En leg ook uit hoe de anionic/cationic ROP en de radical/cationic/anionic polymerisatie van vinyl monomeren werkt met ketengroei.
2. Leg het verschil uit tussen insertie en methatesis (uittekenen) en hoe men kan zien welk mechanisme gebruikt is. Welke katalysator moet je gebruiken voor een helixpolymeer en welke substituenten zou je gebruiken?
3. Bespreek kort de synthese van poly phenylene ethynylene.

23 januari 2017

Mario Smet

1. Leg uit: sterische verzadiging bij dendrimeren en welke gevolgen dit heeft.
2. Vergelijk alle verschillende initiatiesystemen bij ATRP. (Hij bedoelt dus ICAR, ARGET, SR&NI, ...)
3. Synthese van een polystyreen sterpolymeer met een microgelkern met ongekend aantal armen van zo veel mogelijk gelijke lengte.

Guy Koeckelberghs

1. Wat is het fundamentele verschil tussen een step-growth en een chain-growth polymerisatie? Pas dit toe op de structuur van het monomeer en geef een voorbeeld.
2. Geef de synthese van polyfenyleenethynyleen. Geef typische katalysator en de R-groepen die op de keten kunnen staan.

20 januari 2014

Guy Koeckelberghs

1. Zijn de polymerisaties van volgende monomeren chain growth of step growth en verklaar waarom. Hoe kan je beide polymerisaties limiteren tot Pn = 20 met als conversie 98%? Wat gebeurt er in beide polymerisaties als je in plaatst van een sterke base een zwakke base gebruikt?

   

   alternatieve tekst

2. Define tacticity and explain tacticity of FRP, anionic polymerization and Ziegler-Natta.
3. Explain 'majority rules' principle and give an example of a polymer.

Smet

1. What are the (potential) benefits of catalysts on dendritic polymers?
2. Why are steric effects more important in RAFT than in ATRP?
3. Why is the polydispersity in ATRP high at the early stages of polymerization, low at medium conversions and high at the late stages?
4. Synthesis questions:
   1. Explain the synthesis of MMA and MA by controlled radical polymerizations
   2. Explain the synthesis of a star polymer from a polyglycerol core with arms of similar length.

23 januari 2012

Guy Koeckelberghs

1. Zijn de polymerisaties van volgende monomeren chain growth of step growth en verklaar waarom. Hoe kan je beide polymerisaties limiteren tot Pn = 20 met als conversie 98%? Wat gebeurt er in beide polymerisaties als je in plaatst van een sterke base een zwakke base gebruikt?

   

   alternatieve tekst

2. Welk verband is er tussen de symmetrie van metallocenen en de stereoselectieve coördinatie van vinylmonomeren en de uiteindelijke tacticiteit van het polymeer? Leg kort uit 'oscillerende metallocenen'.
3. Besrpeek kort het 'sergeant-and-soldiers' principe en geef een voorbeeld van een polymeer met dit effect.

Smet

1. Verklaar waarom de divergente methode eerder zal toegepast worden dan de convergente methode voor het synthetiseren van dendrimeren.
2. Wat is het eindresultaat van volgende componenten:

   

   alternatieve tekst

3. Wat is het effect van te sterk reducerende metaalcomplexen en geef 2 manieren om dit op te lossen.
4. Bespreek de syntehse van volgende polymeren:
   1. Kampolymeer waarvan de ruggengraat bestaat uit een goed gecontroleerd random copolymeer en waarvan de vertakkingen ook goed gecontroleerde lengtes hebben:

      

      alternatieve tekst

   2. 3-armig sterpolymeer van methylmethacrylaat m.b.v. RAFT reagens volgens het 'dormant core' principe.

24 januari 2011

Guy Koeckelberghs

1. Zijn de polymerisaties van volgende monomeren chain growth of step growth en verklaar waarom. Hoe kan je beide polymerisaties limiteren tot Pn = 20? Wat gebeurt er in beide polymerisaties als je in plaatst van een sterke base een zwakke base gebruikt?

   

   alternatieve tekst

2. Welk verband bestaat er tussen metallocenen en de stereoselectieve coördinatie van vinylmonomeren en de uiteindelijke tacticiteit van het polymeer?
3. Bespreek kort hoe je GPC kan gebruiken voor de bepaling van de massa van een polymeer.

Smet

1. Bespreek sterische verzadiging en het verband met intrinsieke viscositeit.
2. Geef het mechanisme en eindproduct van de polymerisatie van het monomeer met de cobalt katalysator bij verwarming en initiatie via benzoylperoxide.

   

   alternatieve tekst

3. Waarom is er bij ATRP verlies van controle bij monomeer coördinatie en hoe kan je dit verbeteren?
4. Bespreek de synthese van volgende polymeren:
   1. Blokcopolymeer van methacrylaat met methylmethacrylaat.
   2. Microgel met onbekend aantal armen van gelijke lengte.