Nitroxide-mediated Synthesis and Antibacterial Evaluation of poly(ethylene glycol dicyclopentenyl ether (meth)acrylate) (poly(EGDEA)/poly(EGDEMA))

Controlled radical polymerization via nitroxide-mediated polymerization (NMP) was used to make well-defined polymers (narrow molecular weight distribution, predictable chain length) for evaluation of anti-bacterial properties. The NMP kinetics of the homopolymerization of ethylene glycol dicyclopentenyl ether acrylate (EGDEA) (effect of temperature and additional free nitroxide) indicated a lack of control for the majority of the polymerization, independent of the temperature (90-120 °C) or additional free nitroxide (0-10 mol %) conditions selected. Number average molecular weights (Mn) achieved for poly(EGDEA) were 4.0-9.5 kg mol-1 and were accompanied by high dispersity values (Ð = Mw/Mn = 1.62-2.09) under the conditions evaluated for the study. Re-initiation and chain extension of the SG1 nitroxide-terminated poly(EGDEA) with styrene to form the corresponding block copolymer, poly(EGDEA)-block-poly(styrene), was achieved but it was observed that there was a continued lack of control due to further termination reactions occurring during the chain extension.Poly(EGDEA), random copolymers of EGDEA with styrene and of EGDEMA with styrene, and poly(EGDEA)-block-poly(styrene) were synthesized by NMP at 90 °C with 5 mol % additional SG1 nitroxide and characterized by 1H NMR and gel permeation chromatography (GPC). The small addition of styrene in the initial feed (5-10 mol %) was demonstrated to provide a bit more control in the polymerization of EGDEA by lowering the dispersity values by 0.2 for approximately the same molecular weight Mn of 4.0 kg mol-1. EGDEMA, in contrast, was successfully polymerized to high conversion (72 %) to form a well-defined EGDEMA-rich random copolymer with styrene (molar composition = FEGDEMA = 0.87) of Mn = 14.3 kg mol-1 and Ð = 1.38. All polymer samples tested were effective in reducing E. coli DH5-α (Gram-negative) and B. subtilus (Gram-positive) ATCC 6051 bacterial growth by 98-100 %. The high efficacy of this antibacterial feature of the EGDEA and EGDEMA polymers is appealing for many applications such as the use of such polymers in multi-layers for packaging materials.La polymérisation radicalaire contrôlée, via la nitroxide-mediated polymérisation (NMP), a été utilisée pour la synthèse des polymères bien définis (c’est à dire distribution étroite de la masse moléculaire et une longueur de chaîne prévisible) et l’évaluation de leurs propriétés antibactériennes. La cinétique NMP de la homopolymérisation de l’éthylène glycol éther acrylate de dicyclopentényl (EGDEA), (l’effet de température et de nitroxyde libre supplémentaire), a indiqués un manque de contrôle pour la majorité de la polymérisation, indépendant des conditions sélectionnée pour la température (90-120 °C) ou la concentration supplémentaire de nitroxyde libre (0-10 mol %). Les masses moléculaire moyennes en nombre (Mn) obtenus pour poly(EGDEA) étaient 4.0-9.5 kg mol-1 et a été accompagnée par des valeurs élevées de dispersité (Ð = Mw/Mn = 1.62-2.09) sous les conditions évalués pour cette étude. La ré-initiation et l’extension de chaîne avec styrène pour les chaînes de poly(EGDEA) terminées par SG1 nitroxyde pour former le copolymère de bloc correspondant, poly(EGDEA)-bloc-poly(styrène), a été accompli, il a été observé qu’il y a eu un manque de contrôle continu pendant l’extension de chaîne dû aux réactions de terminaison supplémentaires. Poly(EGDEA), les copolymères statistiques d’EGDEA avec styrène et d’EGDEMA avec styrène, et poly(EGDEA)-bloc-poly(EGDEMA) ont été synthétisés par NMP à 90 °C avec 5 mol % SG1 nitroxyde supplémentaire et a été caractérisé par 1H NMR et la chromatographie sur gel perméable (GPC). La petite addition de styrène dans la charge initial (5-10 mol %) a été démontrée avoir un meilleur contrôle dans la polymérisation d’EGDEA en abaissant les valeurs de dispersité de 0.2 pour environ les mêmes masses moléculaires moyennes en nombres de 4.0 kg mol-1. EGDEMA, en revanche, a été polymérisé avec succès jusqu’à une conversion élevée (72 %) pour former un copolymère statistique avec styrène qui est bien défini et riche en EGDEMA (composition molaire = FEGDEMA = 0.87) de Mn = 14.3 kg mol-1 and Ð = 1.38. Tous les échantillons de polymère testés étaient effectifs en réduisant la croissance bactérienne d’E. coli DH5-α (gram négatif) et de B. subtilis ATCC 6051 (gram positif) par 98-100 %. La haute performance de cette fonction antibactérienne des polymères contenant EGDEA et EGDEMA est attirant pour plusieurs applications comme l’utilisation de ces polymères en multicouches pour les matériaux d’emballage