21.18: Polimerizzazione per metatesi delle olefine: panoramica

Recentemente, lo sviluppo della polimerizzazione per metatesi delle olefine ha fatto avanzare il campo della sintesi dei polimeri. In parole povere, la riorganizzazione dei sostituenti sui loro doppi legami tra due olefine in presenza di un catalizzatore è nota come reazione di metatesi delle olefine. L'uso della reazione di metatesi per la sintesi dei polimeri è chiamato polimerizzazione per metatesi delle olefine.

Il catalizzatore Grubbs a base di rutenio è il catalizzatore più comunemente utilizzato per la polimerizzazione per metatesi delle olefine. Il catalizzatore di Grubbs è costituito da un doppio legame carbonio-metallo, noto anche come carbene.

La reazione di metatesi dell'olefina segue il meccanismo reversibile come mostrato nella figura seguente:

Il meccanismo generale prevede la reazione del catalizzatore di Grubbs con un alchene in una cicloaddizione [2+2] che dà un intermedio metallaciclobutano a quattro membri che subisce immediatamente una reazione di apertura dell'anello in modo inverso, per restituire il materiale di partenza, o rompendo diversi legami per formare un carbene diverso o un catalizzatore e un prodotto alchenico diverso.

Il nuovo catalizzatore subisce una cicloaddizione [2+2] con un secondo alchene per formare un nuovo metallaciclobutano, dando il prodotto della metatesi e un nuovo complesso carbene. Questo nuovo complesso di carbene è quindi pronto ad attaccare un'altra molecola del materiale di partenza e il ciclo si ripete.

Esistono diversi modi in cui la metatesi delle olefine è stata implementata per la sintesi dei polimeri. Tuttavia, la polimerizzazione per metatesi ad apertura d'anello (ROMP) e la metatesi di diene aciclico (ADMET) sono le più utilizzate per la polimerizzazione. ROMP è una reazione di polimerizzazione per addizione con crescita a catena, mentre ADMET è una reazione di polimerizzazione per condensazione con crescita a fasi.

Tipicamente, lo scambio di sostituenti tra due olefine in presenza di un catalizzatore per formare due nuove olefine è chiamato reazione di metatesi olefinica.

L'applicazione della reazione di metatesi olefinica per sintetizzare polimeri è chiamata polimerizzazione di metatesi olefinica.

Il catalizzatore più comunemente usato per la polimerizzazione della metatesi olefinica è il catalizzatore Grubbs a base di rutenio, costituito da un doppio legame carbonio-metallo. Per semplicità, il catalizzatore è spesso rappresentato come mostrato dove M è il metallo con i suoi leganti.

Generalmente, la polimerizzazione della metatesi olefinica avviene in due modi: polimerizzazione della metatesi con apertura dell'anello o ROMP e metatesi del diene aciclico o ADMET.

Entrambi questi metodi hanno il vantaggio di essere compatibili con i monomeri olefinici rispetto a vari altri gruppi funzionali.

I polimeri disponibili in commercio sintetizzati mediante polimerizzazione della metatesi olefinica includono il Vestenamer, utilizzato per la produzione di oggetti in gomma, e il Norsorex, utilizzato come polimero superassorbente per l'olio.