La polisuccinimida (PSI), también conocida como ácido polianhidroaspártico o poliaspartimida , se forma durante la policondensación térmica del ácido aspártico y es la poliimida más simple . [5] La polisuccinimida es insoluble en agua, pero soluble en algunos disolventes dipolares apróticos . Su naturaleza reactiva hace que la polisuccinimida sea un material de partida versátil para polímeros funcionales elaborados a partir de recursos renovables . [5]
Hugo Schiff informó sobre la producción de polisuccinimida ya en 1897. [6] Cuando se calentó ácido aspártico seco durante aproximadamente 20 horas a 190 °C a 200 °C, se obtuvo un producto incoloro. Por encima de 200 °C, se produce un amarilleamiento débil, el rendimiento fue casi cuantitativo. [7]
En los experimentos de Hugo Schiff, los oligómeros y los polímeros de bajo peso molecular se formaron en una reacción de estado sólido por policondensación tras la eliminación del agua. Este suele ser el caso en ausencia de ácidos fuertes, que suprimen la descomposición térmica de los grupos terminales amino libres y, por lo tanto, las reacciones de interrupción de la cadena. La formación de la poliimida polisuccinimida puede ser seguida por la banda de absorción intensiva en el espectro infrarrojo a 1714 cm- 1 . Muchas variantes de proceso descritas en la literatura de patentes producen, además de un grado de polimerización relativamente bajo, productos a menudo ramificados y decolorados de amarillo a marrón. [8]
El trabajo reciente se ha centrado en aumentar la masa molar y lograr una estructura de cadena lineal evitando reacciones de descomposición. Con un "proceso de horno" simple en el que una mezcla o pasta de ácido aspártico cristalino y ácido fosfórico concentrado o ácido polifosfórico en una capa delgada se calienta a 200 °C durante 2 a 4 horas, se produce polisuccinimida con masas molares en el rango de 30.000 g/mol y tono blanco crema. [9] La implementación de la policondensación en varios pasos [10] (precondensación, trituración, poscondensación), con otras sustancias deshidratantes (por ejemplo , zeolitas , trifenilfosfito[11] ) o en presencia de disolventes [12] (por ejemplo , carbonato de propileno ) proporciona productos de mayor peso molecular con masas molares en el rango de 10.000 a 200.000 g/mol. Sin embargo, la literatura de patentes no aborda la morfología del polímero, en particular el grado de ramificación.
Una patente reciente [13] describe la preparación sencilla de polisuccinimida no ramificada, prácticamente incolora y lineal, de alto peso molecular. Para ello, el ácido aspártico, que se presenta como zwitterión cristalino y prácticamente insoluble en agua, se disuelve en primer lugar con un ácido volátil acuoso (preferiblemente ácido clorhídrico) y se mezcla con ácido fosfórico como agente de condensación. La solución homogénea resultante se evapora a 120 °C y la masa vítrea resultante luego se policondensa a 180 °C a 200 °C durante al menos una hora. El ácido fosfórico se lava y la polisuccinimida seca se convierte mediante hidrólisis alcalina suave en ácido poliaspártico soluble en agua; cuya masa molar puede determinarse mediante cromatografía de permeación en gel. El proceso proporciona polisuccinimida reproducible con masas molares superiores a 100.000 g/mol.
Las rutas sintéticas para polisuccinimidas basadas en la sal monoamónica del ácido maleico, [14] anhídrido maleico y amoníaco [15] o basadas en la monoamida del ácido maleico de formación intermedia [16] lograron solo masas molares bajas de unos pocos 1000 g/mol y produjeron productos coloreados. Lo mismo sucedió con las variantes de proceso " verdes " en dióxido de carbono supercrítico y evitando los ácidos minerales como catalizadores. [7]