21.18: Polimerización por metátesis de olefinas: descripción general

Recientemente, el desarrollo de la polimerización por metátesis de olefinas avanzó en el campo de la síntesis de polímeros. En pocas palabras, la reorganización de sustituyentes en sus dobles enlaces entre dos olefinas en presencia de un catalizador se conoce como reacción de metátesis de olefinas. El uso de la reacción de metátesis para la síntesis de polímeros se denomina polimerización por metátesis de olefinas.

El catalizador de Grubbs a base de rutenio es el catalizador más utilizado para la polimerización por metátesis de olefinas. El catalizador de Grubbs consta de un doble enlace carbono-metal, también conocido como carbeno.

La reacción de metátesis de olefinas sigue el mecanismo reversible como se muestra en la siguiente figura:

El mecanismo general implica la reacción del catalizador de Grubbs con un alqueno en una cicloadición [2+2] dando un metalociclobutano intermedio de cuatro miembros que inmediatamente sufre una reacción de apertura de anillo de manera inversa para devolver el material de partida o rompiendo diferentes enlaces. para formar un carbeno diferente o un catalizador y un producto alqueno diferente.

El nuevo catalizador sufre una cicloadición [2+2] con un segundo alqueno para formar un nuevo metalaciclobutano, dando el producto de metátesis y un nuevo complejo de carbeno. Este nuevo complejo de carbeno está entonces listo para atacar otra molécula de material de partida y se repite el ciclo.

Hay varias formas en que se ha implementado la metátesis de olefinas para la síntesis de polímeros. Sin embargo, la polimerización por metátesis con apertura de anillo (ROMP) y la metátesis de dieno acíclico (ADMET) son las más utilizadas para la polimerización. ROMP es una reacción de polimerización por adición de crecimiento en cadena, mientras que ADMET es una reacción de polimerización por condensación de crecimiento escalonado.

Normalmente, el intercambio de sustituyentes entre dos olefinas en presencia de un catalizador para formar dos nuevas olefinas se denomina reacción de metátesis de olefinas.

La aplicación de la reacción de metátesis de olefina para sintetizar polímeros se denomina polimerización de metátesis de olefina.

El catalizador más utilizado para la polimerización de metátesis de olefinas es el catalizador Grubbs a base de rutenio, que consiste en un doble enlace carbono-metal. Para simplificar, el catalizador a menudo se representa como se muestra donde M es el metal con sus ligandos.

Generalmente, la polimerización de la metátesis de olefinas se produce de dos maneras: polimerización de la metátesis de apertura del anillo o ROMP y metátesis de dieno acíclico o ADMET.

Ambos métodos tienen la ventaja de ser compatibles con los monómeros de olefinas sobre otros grupos funcionales.

Los polímeros disponibles en el mercado sintetizados por la polimerización de la metátesis de olefina incluyen el Vestenamer, utilizado para la fabricación de objetos de caucho, y el Norsorex, utilizado como polímero superabsorbente para el petróleo.