Method Article

Polimeryzacja etylenu z wykorzystaniem równoległych reaktorów ciśnieniowych i analiza kinetyczna polimeryzacji z przeniesieniem łańcuchowym

DOI:

10.3791/53212

November 27th, 2015

In This Article

Summary

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Przedstawiono protokół wysokoprzepustowej analizy katalizatora polimeryzacji, polimeryzacji z przeniesieniem łańcuchowym, charakterystyki polietylenu i analizy kinetycznej reakcji.

Abstract

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Demonstrujemy metodę wysokoprzepustowego przesiewania katalizatorów za pomocą równoległego reaktora ciśnieniowego, zaczynając od początkowej syntezy katalizatora polimeryzacji niklu α-diiminy etylenu. Początkowe polimeryzacje z katalizatorem prowadzą do zoptymalizowanych warunków reakcji, w tym stężenia katalizatora, ciśnienia etylenu i czasu reakcji. Wykorzystując dane dotyczące poboru gazu dla tych reakcji, przedstawiono procedurę obliczania początkowej szybkości propagacji (kp). Korzystając ze zoptymalizowanych warunków, zbadano zdolność katalizatora polimeryzacji niklu α-diiminy do przenoszenia łańcucha z dietylocynkiem (ZnEt2) podczas polimeryzacji etylenu. Przedstawiono procedurę oceny zdolności katalizatora do przenoszenia łańcucha (na podstawie danych z masy cząsteczkowej i 13C NMR), obliczania stopnia przenoszenia łańcucha i obliczania szybkości przenoszenia łańcucha (ke).

Introduction

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Poliolefiny to ważna klasa przemysłowych polimerów z zastosowaniem w termoplastycznych i elastomerach. Znaczący postęp w projektowaniu jednomiejscowych katalizatorów do produkcji poliolefin doprowadził do możliwości dostrojenia masy cząsteczkowej, polidyspersyjności i mikrostruktury polimerów, co prowadzi do szerokiego zakresu potencjalnych zastosowań. 1-3 Ostatnio opracowano polimeryzacje z przenoszeniem łańcucha i przenoszeniem łańcucha, aby zapewnić dodatkową drogę do modyfikacji właściwości polimeru bez konieczności modyfikowania katalizatora. 4-6 System ten wykorzystuje jednomiejscowy katalizator z metalu przejściowego i odczynnik do przenoszenia łańcucha (CTR), który jest zwykle alkilem metalicznym z grupy głównej. Podczas tej polimeryzacji rosnący łańcuch polimerowy jest w stanie przenieść się z katalizatora do CTR, gdzie łańcuch polimerowy pozostaje uśpiony, dopóki nie zostanie przeniesiony z powrotem do katalizatora. Tymczasem grupa alkilowa, która została przeniesiona do katalizatora, może zainicjować kolejny łańcuch polimerowy. W polimeryzacji z przeniesieniem łańcuchowym jeden katalizator może zainicjować większą liczbę łańcuchów w porównaniu ze standardową polimeryzacją katalityczną. Łańcuchy polimerowe są zakończone metalem przenoszącym łańcuch; Dzięki temu możliwa jest dalsza funkcjonalizacja grupy końcowej. System ten może być stosowany do zmiany masy cząsteczkowej i rozkładu masy cząsteczkowej poliolefin7, do katalizowania wzrostu łańcucha alkilowego podobnego do Aufbau na metalach z grupy głównej8 oraz do syntezy polimerów specjalistycznych obejmujących układy wielokatalityczne, takich jak kopolimery blokowe. 9,10

pkt.

Polimeryzacja z przeniesieniem łańcuchowym była najczęściej obserwowana z wczesnymi metalami przejściowymi (Hf, Zr) i odczynnikami alkilocynku lub alkiloglinu, chociaż istnieją przykłady w całej serii metali przejściowych. 5,7,8,11-16 W typowych układach katalizatorów z wczesnych metali przejściowych przenoszenie łańcuchowe jest szybkie, wydajne i odwracalne, co prowadzi do wąskich rozkładów masy cząsteczkowej. Przenoszenie/przenoszenie łańcucha zaobserwowano w metalach przejściowych (np. Cr, Fe, Co i Ni) z alkilami metali grupy 2 i 12, chociaż tempo przenoszenia jest bardzo zmienne w porównaniu z wczesnymi metalami. 4,7,17-19 Dwa główne czynniki są najwyraźniej niezbędne do efektywnego transferu łańcucha: dobre dopasowanie energii dysocjacji wiązań metal-węgiel dla katalizatora polimeryzacji i odczynnika do przenoszenia łańcucha oraz odpowiednie środowisko steryczne sprzyjające dwucząsteczkowemu tworzeniu/pękaniu dwucząsteczkowych mostków bimetalicznych. 20 W przypadku późnych metali przejściowych, jeżeli katalizator nie zawiera wystarczającej ilości masy sterycznej, eliminacja beta-wodorków (β-H) będzie dominującą drogą zakończenia i będzie generalnie przewyższać przenoszenie łańcuchowe.

Niniejszym opisujemy badanie transferu łańcucha bimetalicznego z niklu do w systemie katalizatora na bazie bis(2,6-dimetylofenylo)-2,3-butanodiaminy z dietylocynkiem (ZnEt2) na małą skalę. Przeniesienie łańcuchowe zostanie zidentyfikowane poprzez zbadanie zmian masy cząsteczkowej (Mw) i wskaźnika dyspersyjności otrzymanego polietylenu za pomocą analizy chromatografii żelowo-permeacyjnej. Przenoszenie łańcucha zostanie również zidentyfikowane za pomocą analizy 13C NMR stosunku winylu do nasyconych końców łańcucha w funkcji stężenia czynnika przenoszącego łańcuch. Przedstawiona zostanie również pogłębiona analiza kinetyczna szybkości propagacji i przenoszenia łańcuchów.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Uwaga: Proszę zapoznać się ze wszystkimi odpowiednimi kartami charakterystyki substancji niebezpiecznej (MSDS) przed użyciem. Kilka substancji chemicznych używanych w tych syntezach jest silnie toksycznych i rakotwórczych, podczas gdy kilka jest piroforycznych i zapala się w powietrzu. Podczas wykonywania tych reakcji należy stosować wszystkie odpowiednie praktyki bezpieczeństwa, w tym stosowanie kontroli technicznych (wyciąg, komora podręczna) i środków ochrony osobistej (okulary ochronne, rękawice, fartuch laboratoryjny, spodnie o pełnej długości, buty z zakrytymi palcami). Część poniższych procedur obejmuje standardowe techniki obchodzenia się z powietrzem.

1. Przygotowanie [bis(2,6-dimetylofenylo)-2,3-butanodiaminy]NiBr 2,21-25

  1. Preparat bis(2,6-dimetylofenylo)-2,3-butanodiaminy: (α-diimina)
    1. Rozpuścić 2,3-butanodion (1,0 ml, 11 mmol) i 2,6-dimetyloanilinę (2,8 ml, 23 mmol) w 20 ml metanolu w kolbie okrągłodennej o pojemności 100 ml.
    2. Dodać kwas mrówkowy (0,4 ml, 11 mmol) i mieszać reakcję w temperaturze pokojowej, aż diimina się wytrąci (zwykle 1-2 godziny, ale można pozostawić na noc). Jeśli osad nie powstanie, należy zagęścić mieszaninę reakcyjną za pomocą wyparki obrotowej i schłodzić w łaźni lodowej.
    3. Przefiltrować mieszaninę reakcyjną za pomocą fryty szklanej i kolby filtracyjnej, a następnie przemyć żółte ciało stałe 20 ml zimnego metanolu i wysuszyć w próżni.
      Uwaga: 1H NMR (500 MHz, CD2Cl2): δ 7,06 (d, J = 7,6 Hz, 4H), 6,92 (t, J = 7,5 Hz, 2H), 2,00-1,99 (m, 19H).
  2. Otrzymywanie (1,2-dimetoksyetanu)NiBr2: DME-NiBr2
    1. W atmosferze azotu połączyć bezwodny bromek niklu (NiBr2 , 15 g, 0,069 mol), trietylooromróczan (30 ml, 0,185 mol) i metanol (100 ml) w kolbie okrągłodennej z 2 szyjkami wyposażonej w chłodnicę zwrotną i przegrodę gumową na linii Schlenka w atmosferze azotu.
    2. Refluksuj brązową mieszaninę reakcyjną w atmosferze azotu, aż utworzy się zielony roztwór. Zwykle trwa to 2-3 godziny, jednak w razie potrzeby reakcję tę można pozostawić na noc.
    3. Po pozostawieniu mieszaniny do ostygnięcia, należy skoncentrować mieszaninę reakcyjną za pomocą pompy próżniowej na linii Schlenka, aby utworzyć ciemnozielony żel.
    4. Kaniula przenosi nadmiar 1,2-dimetoksyetanu (DME, 100 ml) na zielony żel, który natychmiast tworzy pomarańczowe ciało stałe. Po dodaniu całego DME podgrzewać reakcję w temperaturze 85 °C przez dodatkowe 2 godziny, aż utworzy się jasnopomarańczowa mieszanina reakcyjna. Schłodzić reakcję do temperatury pokojowej, w którym to momencie wytrąca się jasnopomarańczowe ciało stałe.
    5. Wyjąć chłodnicę zwrotną z kolby reakcyjnej i zastąpić ją frytą Schlenka połączoną z drugą kolbą odbiorczą Schlenka w atmosferze azotu. Obrócić cały aparat o 180°, powodując, że pomarańczowa mieszanina reakcyjna dostanie się do fryty Schlenka i przefiltruje mieszaninę reakcyjną.
    6. Wyjąć oryginalną kolbę reakcyjną i umieścić przegrodę na frycie Schlenka. Transfer kaniuli DME (100 ml), a następnie pentan (100 ml) w celu przepłukania DME-NiBr2. Wysuszyć pomarańczową cząstkę stałą w próżni i umieścić w schowku podręcznym.
      Uwaga: DME-NiBr2 może być przechowywany przez czas nieokreślony w atmosferze azotu w temperaturze pokojowej. Pozostawiony otwarty na atmosferę tworzy zielony, uwodniony żel.
  3. Otrzymywanie [bis(2,6-dimetylofenylo)-2,3-butanodiaminy]NiBr2: ([α-diimina]NiBr2)
    1. W komorze rękawicowej połączyć DME-NiBr2 (1,0 g, 3,2 mmol) i bis(2,6-dimetylofenylo)-2,3-butanodiaminę (1,1 g, 3,8 mmol) w kolbie okrągłodennej o pojemności 50 ml.
    2. Dodać 20 ml dichlorometanu i mieszać przez noc w temperaturze pokojowej.
    3. Przefiltrować mieszaninę reakcyjną za pomocą fryty szklanej i kolby filtracyjnej. Przemyć brązową substancję stałą 75 ml dichlorometanu i wysuszyć w próżni.
      Uwaga: Ten katalizator niklowy może być przechowywany przez czas nieokreślony w komorze rękawicowej w atmosferze obojętnej w temperaturze pokojowej. Jest również nierozpuszczalny w większości rozpuszczalników, dlatego nie przeprowadzono standardowych charakterystyk.

2. Przygotowanie katalitycznych roztworów podstawowych

  1. Przygotowanie [[α-diimina]Ni(CH3)]+ [MAO]- roztworu podstawowego
    1. Przygotować 1,0 x 10-3 M roztwór podstawowy katalizatora, dodając 0,0041 g [α-diiminy]NiBr2 (8,0 x 10-6 mol) do fiolki z 7,5 ml toluenu.
    2. Do wymieszanej zawiesiny niklu dodać 0,50 ml 30% metyloaluminoksanu (MAO) z toluenem i mieszać przez 1 minutę. Kolor zmieni się z brązowej zawiesiny na niebiesko-zielony roztwór. Roztwór ten może być przechowywany w temperaturze -30 °C do 6 godzin i stosowany w kolejnych polimeryzacjach.
      Uwaga: Metyloaluminoksan jest piroforyczny i pali się w powietrzu. Lek powinien być używany wyłącznie w komorze rękawicowej w atmosferze obojętnej i należy zachować ostrożność podczas wyjmowania zanieczyszczonych strzykawek/szklanych naczyń z komory rękawicowej. Zazwyczaj strzykawki i naczynia szklane są myte toluenem w komorze rękawicowej i umieszczane w metalowej puszce, oddzielonej od chusteczek Kimwipes lub innych łatwopalnych substancji. Zanieczyszczony toluen zamyka się w fiolce i wyjmuje z komory rękawicowej za pomocą metalowej puszki. Przedmioty te są przenoszone do dygestorium, gdzie otwierają się na powietrze i pozwalają powoli schładzać się za szkłem ochronnym.
  2. Przygotowanie roztworu podstawowego ZnEt2
    1. Przygotować 1,2 M roztwór, rozpuszczając 0,25 ml ZnEt2 w 1,75 ml toluenu.
      Uwaga: Dietylcynk jest piroforyczny i zapala się w powietrzu. Lek należy stosować wyłącznie w komorze rękawicowej w atmosferze obojętnej i należy zachować ostrożność podczas wyjmowania zanieczyszczonych strzykawek/szklanych naczyń z komory rękawicowej. Zazwyczaj strzykawki i naczynia szklane są myte toluenem w komorze rękawicowej i umieszczane w metalowej puszce, oddzielonej od chusteczek Kimwipes lub innych łatwopalnych substancji. Zanieczyszczony toluen zamyka się w fiolce i wyjmuje z komory rękawicowej za pomocą metalowej puszki. Przedmioty te są przenoszone do dygestorii, gdzie otwierają się na powietrze i pozwalają powoli schładzać się za szkłem ochronnym.

3. Polimeryzacja katalityczna przy użyciu równoległego reaktora ciśnieniowego

  1. Zakres ciśnienia
    1. Ustawić wszystkie reakcje polimeryzacji w równoległym reaktorze ciśnieniowym z mieszadłem umieszczonym nad głową umieszczonym w komorze rękawicowej z atmosferą N2. Zaprogramuj polimeryzację w oprogramowaniu: wskaż całkowitą objętość reakcji (3,0 ml), gaz płuczący (N2), żądany gaz reakcyjny (etylen), żądane ciśnienie (15-150 psi) i żądany czas reakcji (1 godzina).
      Uwaga: Do polimeryzacji wykorzystano równoległy reaktor ciśnieniowy Biotage Endeavour z oddzielnym komputerem zdolnym do monitorowania poboru gazu. Wszystkie polimeryzacje zostały wykonane co najmniej trzy razy, aby zapewnić dokładność i odtwarzalność. Korzystając z tego typu reaktora, w jednym eksperymencie lub w trakcie wielu eksperymentów można dostosować kilka zmiennych, w tym: gazy reakcyjne, ciśnienie, temperaturę, czas, rozpuszczalnik, objętość, katalizator lub odczynnik do przenoszenia łańcucha. Dzięki temu, że przeprowadza się osiem reakcji jednocześnie z poborem gazu w czasie rzeczywistym, reakcje katalityczne są efektywnie testowane. W tym przypadku fiolki reakcyjne mają maksymalną objętość 5 ml, dlatego wybrano objętość 3 ml, aby uwzględnić tworzenie się polimeru. Również standardowe stężenia, ciśnienia i czasy były oparte na warunkach literaturowych. 21 Wszystkie te polimeryzacje mogą być przeprowadzane w pojedynczych reaktorach ciśnieniowych lub nawet na linii Schlenka, jednak trudniej jest osiągnąć wyższe ciśnienia lub absorpcję gazu w reakcjach.
    2. Włożyć szklane fiolki reakcyjne do ośmiu studzienek. Użyj narzędzia do pogłębiania, aby upewnić się, że szklane wkładki znajdują się na odpowiedniej wysokości. Włóż wirniki łopatek do zespołu napowietrznego.
    3. Napełnić fiolki reakcyjne zgodnie z tabelą 1: Rozdział Rozdział szt. szt.
      Naczynie reakcyjneCiśnienie (psi)Pojemność katalizatora (ml)ZnEt2 Vol. (ml)Toluen Vol. (ml)
      115003
      cyfra arabska150,102.9
      3Rozdział 30003
      4Rozdział 300,102.9
      560003
      6600,102.9
      7150003
      81500,102.9
      Tabela 1. Warunki reakcji dla reakcji zakresu ciśnienia.
    4. Upewnij się, że pierścienie uszczelniające o przekroju okrągłym są prawidłowo osadzone w metalowych rowkach i ostrożnie umieść górny zespół mieszający na podstawie i przykręć naprzemiennie. Upewnij się, że wszystkie są dokręcone i naciśnij start w oprogramowaniu. Monitorowanie reakcji za pomocą pomiarów poboru gazu.
    5. Po 1 godzinie polimeryzacji wyjąć fiolki reakcyjne ze schowka rękawicowego i wytrącić polietylen z dodatkiem 5% kwasu solnego w metanolu, usunąć rozpuszczalnik i wysuszyć w próżni. Zmasuj polimer, aby uzyskać wydajność i porównaj ze zużyciem etylenu podczas reakcji.
    6. Obliczyć aktywność katalizatora, która jest masą polimeru utworzonego na mol katalizatora na godzinę polimeryzacji.
    7. Przeanalizować masę cząsteczkową i wskaźnik dyspersji wysuszonego polietylenu za pomocą wysokotemperaturowej chromatografii żelowej (GPC). Rozpuścić 0,002 g polimeru w 2 ml 1,2,4-trichlorobenzenu w temperaturze 135 °C. Uruchomić GPC zgodnie z protokołem producenta.
      Uwaga: Zastosowano wysokotemperaturowy system GPC/SEC Agilent PL-GPC 220 w temperaturze 135 °C, a dane dopasowano za pomocą wzorców polistyrenowych do analizy masy cząsteczkowej polimeru.
    8. Przeanalizować stopień rozgałęzienia, typ rozgałęzienia i typ grupy końcowej suszonego polietylenu za pomocą wysokotemperaturowego 13C NMR. Rozpuścić 0,050-0,080 g polimeru w 0,5 ml tetrachloroetanu-d2 (C, 2, D, 2, Cl4) w temperaturze 130 °C. Uruchomić próbki w NMR 600 MHz w temperaturze 130 °C przez co najmniej 2 000 skanów. Przypisz rozgałęzienia polimerów zgodnie z literaturą. 26-28
      Uwaga: Do analizy 13C NMR użyto spektrometru Agilent/Varian 600 MHz w temperaturze 130 °C.
  2. Polimeryzacja transferowa łańcucha
    1. Postępując zgodnie z tymi samymi procedurami i analizą, co w sekcji 3.1, napełnić reaktor i zaprogramować oprogramowanie zgodnie z parametrami podanymi w tabeli 2: Rozdział Rozdział pkt. Rozdział pkt. Rozdział pkt. Rozdział pkt. pkt. Rozdział pkt. pkt. Rozdział Rozdział pkt.
      Naczynie reakcyjneCiśnienie (psi)Pojemność katalizatora (ml)ZnEt2 Vol. (ml)Toluen Vol. (ml)
      1600,102.9
      cyfra arabska600,10,0052.9
      3600,10,01Klasa 2,89
      4600,10,015Klasa 2,89
      5600,10,025Z drugiej strony, 88
      6600,10,042Z drugiej strony, 2,86
      7600,10,06Wynik 2,84
      8600,10,085Wynik 2,82
      Tabela 2. Warunki reakcji w reakcjach polimeryzacji z przeniesieniem łańcuchowym.
    2. Ponadto oblicz mole łańcuchów wydłużonych ze względu na obecność ZnEt2 oraz liczbę łańcuchów zainicjowanych na mol katalizatora na podstawie poniższych równań. 7
      figure-protocol-1
      (M-P)Wydłużone - pieprzyki łańcuchów wydłużone ze względu na obecność ZnEt2 (mol)
      Wydajnośćpolimeru - Masa utworzonego polimeru (g)
      Mn - średnia liczbowa masa cząsteczkowa polimeru z GPC (g/mol)
      Zainicjowane łańcuchy - Liczba zainicjowanych łańcuchów na mol katalizatora
      Katalizator molowy - Mole katalizatora użytego w polimeryzacji
    3. Zrób wykres zainicjowanych łańcuchów liczbowych w funkcji stężenia ZnEt2.

4. Analiza kinetyczna polimeryzacji: szybkość przenoszenia i propagacji łańcuchów

  1. Szybkość propagacji (kp)
    1. Dla każdego przebiegu, w którym występuje tylko [α-diimina] NiBr2, należy wykonać wykres zużycia etylenu w funkcji czasu.
    2. Dopasuj początkowy pobór etylenu w obszarze liniowym, aby uzyskać szybkość początkową. W przypadku rysunku 2a ścieżki były dopasowane od 500 do 2000 sekund.
    3. Użyj średniej nachylenia, aby uzyskać szybkość propagacji (kp) dla konkretnego katalizatora przy żądanym ciśnieniu.
  2. Szybkość przenoszenia łańcucha (kp)
    1. Oszacuj stężenie etylenu [C2 =] w 3,0 ml toluenu na podstawie średniego poboru gazu (rozpuszczalności), znajdując liczbę moli gazu zużytego w reaktorach, które nie zawierają katalizatora.
    2. Wykonaj wykres Mayo 1/Mn (z danych o masie cząsteczkowej uzyskanych z GPC) w porównaniu z [ZnRx]/[C2=] (ze stężenia ZnEt2 umieszczonego w reaktorze). 7, 29
    3. Dopasuj dane do linii liniowej opartej na równaniu Mayo. Pomnóż nachylenie przez 28, masę cząsteczkową etylenu, aby uzyskać stosunek szybkości przenoszenia łańcucha do szybkości propagacji (ke / k p).
      figure-protocol-2
      MN - średnia liczbowa masa cząsteczkowa polimeru z GPC z ZnEt2
      MNo - średnia liczbowa masa cząsteczkowa polimeru z GPC bez ZnEt2
      ke - Szybkość przenoszenia łańcucha
      kp - Szybkość propagacji
      [ZnRx] - Stężenie ZnEt2 w reakcji
      [C2=] - Stężenie etylenu w reakcji
      28 - Masa cząsteczkowa etylenu
    4. Pomnóż ke/kp przez kp uzyskane w poprzedniej sekcji, aby uzyskać szybkość przenoszenia łańcucha ke.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zużycie gazu etylenowego w funkcji czasu jest przedstawione na rysunku 1 dla różnych badanych ciśnień etylenu. Dane te są wykorzystywane do określenia optymalnych warunków reakcji. Zużycie gazu etylenowego w funkcji czasu przedstawiono na rysunku 2A dla samych próbek katalizatora, który służy do obliczenia szybkości propagacji (kp). Rysunek 2B przedstawia ślady chromatografii żelowej (GPC) dla polimeryzacji z przeniesieniem łańcuchowym z 0-1000 równow...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Podstawiony metylo kationowy [α-diiminowy] katalizator polimeryzacji etylenu NiBr2 aktywowany MAO zbadano pod kątem jego kompetencji do polimeryzacji z przeniesieniem łańcucha etylenu. Reakcje monitorowano za pomocą pomiarów absorpcji gazu w celu określenia szybkości i zakresu polimeryzacji oraz żywotności katalizatora, a masę cząsteczkową otrzymanych polimerów określono za pomocą chromatografii żelowej (GPC). Początkowo katalizator niklowy był testowany w zakresie ciśnień e...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy deklarują brak konkurencyjnych interesów finansowych.

Acknowledgements

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Wsparcie finansowe zostało zapewnione przez University of Minnesota (fundusze na start) oraz ACS Petroleum Research Fund (54225-DNI3). Zakup sprzętu dla placówki NMR na Wydziale Chemii był wspierany przez grant z NIH (S10OD011952) z odpowiednimi funduszami z University of Minnesota. Uznajemy Minnesota NMR Center za NMR w wysokiej temperaturze. Fundusze na oprzyrządowanie NMR zostały zapewnione przez Biuro Wiceprezesa ds. Badań, Szkołę Medyczną, Kolegium Nauk Biologicznych, NIH, NSF i Minnesota Medical Foundation. Dziękujemy Johnowi Walzerowi (ExxonMobil) za podarowanie mieszadeł PEEK o wysokiej przepustowości

.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
Reaktor ciśnieniowy EndeavorBiotageEDV-1N-L
Wirniki łopatkoweBiotage900543
Szklane wkładkiBiotage900676
2,3-butanodion, 99%Alfa AesarA14217
2,6-dimetyloanilina, 99%Sigma AldrichD146005
kwas mrówkowy, 95%Sigma AldrichF0507
metanol, 99,8%Sigma Aldrich179337ACS Odczynnik
bromek niklu (II), 99%Strem28-1140bezwodny, higroskopijny
trietyloortomrówczan, 98%Sigma Aldrich304050suszony K2CO3 i destylowany
1,2-dimetoksyetan, 99,5%Sigma Aldrich259527suszone Na/Benzofenonem i destylowanym
pentanem, 99%FisherP399HPLC Grade *
dichlorometan, 99,5%Odczynnik FisherD37ACS *
toluen, 99,8%FisherT290HPLC Grade *
metyloaluminoksanAlbemarleMAOpiroforyczny, 30% w toluenie
dietylozylu, 95%Strem93-3030piroforyczny
1,2,4-trichlorobenzen, 99%Sigma Aldrich296104
1,1,2,2-tetrachloroetan-D2, 99,6%Izotopy CambridgeDLM-35
,

References

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Gibson, V. C., Spitzmesser, S. K. Advances in Non-Metallocene Olefin Polymerization Catalysis. Chem. Rev. 103 (1), 283-316 (2002).
  2. Coates, G. W. Precise Control of Polyolefin Stereochemistry Using Single-Site Metal Catalysts. Chem. Rev. 100 (4), 1223-1252 (2000).
  3. Resconi, L., Cavallo, L., Fait, A., Piemontesi, F. Selectivity in Propene Polymerization with Metallocene Catalysts. Chem. Rev. 100 (4), 1253-1346 (2000).
  4. Valente, A., Mortreux, A., Visseaux, M., Zinck, P. Coordinative Chain Transfer Polymerization. Chem. Rev. 113 (5), 3836-3857 (2013).
  5. Sita, L. R. Ex Uno Plures ("Out of One, Many"): New Paradigms for Expanding the Range of Polyolefins through Reversible Group Transfers. Angew. Chem., Int. Ed. 48 (14), 2464-2472 (2009).
  6. Kempe, R. How to Polymerize Ethylene in a Highly Controlled Fashion? Chem. Eur. J. 13 (10), 2764-2773 (2007).
  7. van Meurs, M., Britovsek, G. J. P., Gibson, V. C., Cohen, S. A. Polyethylene Chain Growth on Zinc Catalyzed by Olefin Polymerization Catalysts: A Comparative Investigation of Highly Active Catalyst Systems across the Transition Series. J. Am. Chem. Soc. 127 (27), 9913-9923 (2005).
  8. Wei, J., Zhang, W., Sita, L. R. Aufbaureaktion Redux: Scalable Production of Precision Hydrocarbons from AlR3 (R=Et or iBu) by Dialkyl Zinc Mediated Ternary Living Coordinative Chain-Transfer Polymerization. Angew. Chem., Int. Ed. 49 (10), 1768-1772 (2010).
  9. Arriola, D. J., Carnahan, E. M., Hustad, P. D., Kuhlman, R. L., Wenzel, T. T. Catalytic Production of Olefin Block Copolymers via Chain Shuttling Polymerization. Science. 312 (5774), 714-719 (2006).
  10. Mazzolini, J., Espinosa, E., D'Agosto, F., Boisson, C. Catalyzed chain growth (CCG) on a main group metal: an efficient tool to functionalize polyethylene. Polymer Chemistry. 1 (6), 793-800 (2010).
  11. Britovsek, G. J. P., Cohen, S. A., Gibson, V. C., van Meurs, M. Iron Catalyzed Polyethylene Chain Growth on Zinc: A Study of the Factors Delineating Chain Transfer versus Catalyzed Chain Growth in Zinc and Related Metal Alkyl Systems. J. Am. Chem. Soc. 126 (34), 10701-10712 (2004).
  12. Gibson, V. C. Shuttling Polyolefins to a New Materials Dimension. Science. 312 (5774), 703-704 (2006).
  13. Chenal, T., Olonde, X., Pelletier, J. -F., Bujadoux, K., Mortreux, A. Controlled polyethylene chain growth on magnesium catalyzed by lanthanidocene: A living transfer polymerization for the synthesis of higher dialkyl-magnesium. Polymer. 48 (7), 1844-1856 (2007).
  14. Busico, V., Cipullo, R., Chadwick, J. C., Modder, J. F., Sudmeijer, O. Effects of Regiochemical and Stereochemical Errors on the Course of Isotactic Propene Polyinsertion Promoted by Homogeneous Ziegler-Natta Catalysts. Macromolecules. 27 (26), 7538-7543 (1994).
  15. Annunziata, L., Duc, M., Carpentier, J. -F. Chain Growth Polymerization of Isoprene and Stereoselective Isoprene-Styrene Copolymerization Promoted by an ansa-Bis(indenyl)allyl-Yttrium Complex. Macromolecules. 44 (18), 7158-7166 (2011).
  16. Kretschmer, W. P., et al. Reversible Chain Transfer between Organoyttrium Cations and Aluminum: Synthesis of Aluminum-Terminated Polyethylene with Extremely Narrow Molecular-Weight Distribution. Chem. Eur. J. 12 (35), 8969-8978 (2006).
  17. Britovsek, G. J. P., Cohen, S. A., Gibson, V. C., Maddox, P. J., van Meurs, M. Iron-Catalyzed Polyethylene Chain Growth on Zinc: Linear α-Olefins with a Poisson Distribution. Angew. Chem., Int. Ed. 41 (3), 489-491 (2002).
  18. Xiao, A., et al. A Novel Linear-Hyperbranched Multiblock Polyethylene Produced from Ethylene Monomer Alone via Chain Walking and Chain Shuttling Polymerization. Macromolecules. 42 (6), 1834-1837 (2009).
  19. Simon, L. C., Mauler, R. S., De Souza, R. F. Effect of the alkylaluminum cocatalyst on ethylene polymerization by a nickel-diimine complex. J. Polym. Sci. A Polym Chem. 37 (24), 4656-4663 (1999).
  20. Hue, R. J., Cibuzar, M. P., Tonks, I. A. Analysis of Polymeryl Chain Transfer Between Group 10 Metals and Main Group Alkyls during Ethylene Polymerization. ACS Catalysis. 4 (11), 4223-4231 (2014).
  21. Johnson, L. K., Killian, C. M., Brookhart, M. New Pd(II)- and Ni(II)-Based Catalysts for Polymerization of Ethylene and .alpha.-Olefins. J. Am. Chem. Soc. 117 (23), 6414-6415 (1995).
  22. Ittel, S. D., Johnson, L. K., Brookhart, M. Late-Metal Catalysts for Ethylene Homo- and Copolymerization. Chem. Rev. 100 (4), 1169-1204 (2000).
  23. Bautista, R., et al. Synthesis and Diels-Alder Cycloadditions of exo-Imidazolidin-2-one Dienes. J. Org. Chem. 76 (19), 7901-7911 (2011).
  24. Rulke, R. E., et al. NMR study on the coordination behavior of dissymmetric terdentate trinitrogen ligands on methylpalladium(II) compounds. Inorg. Chem. 32 (25), 5769-5778 (1993).
  25. Ward, L. G. L., Pipal, J. R. Anhydrous Nickel (II) Halides and their Tetrakis (Ethanol) and 1,2-Dimethoxyethane Complexes. Inorg. Syntheses. 13, 154-164 (1972).
  26. Galland, G. B., de Souza, R. F., Mauler, R. S., Nunes, F. F. 13C NMR Determination of the Composition of Linear Low-Density Polyethylene Obtained with [η3-Methallyl-nickel-diimine]PF6 Complex. Macromolecules. 32 (5), 1620-1625 (1999).
  27. Cotts, P. M., Guan, Z., McCord, E., McLain, S. Novel Branching Topology in Polyethylenes As Revealed by Light Scattering and 13C NMR. Macromolecules. 33 (19), 6945-6952 (2000).
  28. Wiedemann, T., et al. Monofunctional hyperbranched ethylene oligomers. J. Am. Chem. Soc. 136 (5), 2078-2085 (2014).
  29. Mayo, F. R. Chain Transfer in the Polymerization of Styrene: The Reaction of Solvents with Free Radicals1. J. Am. Chem. Soc. 65 (12), 2324-2329 (1943).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Ethylene PolymerizationParallel Pressure ReactorCatalyst ScreeningChain Transfer AnalysisGas Uptake MeasurementGel Permeation ChromatographyCarbon NMR SpectroscopyMolecular Weight DeterminationKinetic AnalysisHigh Throughput Polymerization

Related Articles