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Article de méthode

Un protocole simple et efficace pour l'insertion catalytique Polymérisation de norbornènes fonctionnels

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DOI :

10.3791/54552

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27 février 2017

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Dans cet article

Résumé

Nous décrivons la polymérisation par insertion catalytique de l’acide 5-norbornène-2-carboxylique et du 5-vinyl-2-norbornène pour former des polymères fonctionnels avec une température de transition vitreuse très élevée.

Résumé

Norbornène peut être polymérisé par une variété de mécanismes, y compris la polymérisation par insertion selon laquelle la double liaison est polymérisé et la nature du monomère bicyclique est conservée. Le polymère, polynorbornène résultant, a une très haute température de transition vitreuse, T g, et les propriétés optiques et électriques intéressantes. Cependant, la polymérisation des norbornènes fonctionnels par ce mécanisme est compliqué par le fait que le monomère de norbornène endo substitué a en général une très faible réactivité. En outre, la séparation du monomère endo substitué à partir du monomère exo est une tâche fastidieuse. Ici, nous présentons un protocole simple pour la polymérisation des norbornènes substitués (endo: exo ca. 80:20) portant soit un acide carboxylique ou une double liaison pendentif. Le procédé ne nécessite pas que les deux isomères séparés, et procède à des charges catalytiques faibles (0,01 à 0,02% en mole). Les Pend polymères portantdoubles liaisons fourmis peuvent encore être transformées avec un rendement élevé, pour obtenir un polymère portant des groupes époxy pendants. Ces procédures simples peuvent être utilisés pour préparer les polynorbornènes avec une variété de groupes fonctionnels, tels que des esters, des alcools, des imides, des doubles liaisons, des acides carboxyliques, des groupes alkyles bromés, les aldéhydes et les anhydrides.

Introduction

Norbornène, le BNE, le produit d' addition de Diels-Alder de l' éthylène et du cyclopentadiène (obtenu par «craquage» du dicyclopentadiène (DCPD)), est facilement polymérisé en utilisant soit une polymérisation radicalaire, une polymérisation cationique, 2 à ouverture de cycle métathèse polymérisation 3 et l' insertion catalytique polymérisation. 4, 5, 6, 7 Contrairement aux autres dispositifs, la polymérisation catalytique d'insertion conduit à la formation d'une très ....

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Protocole

1. Préparation de poly (acide 5-norbornène-2-carboxylique), PNBE (CO 2 H)

  1. Préparation de la NBE monomère (CO 2 H)
    1. Peser l' acide acrylique (AA) (327 g, 4,5 mol, 2 éq.) Et d' hydroquinone (4,9 g, 4,5 x 10 -2 mol, 0,02 éq.) Et les ajouter à un ballon de 2 litres à fond rond équipé d'un condenseur et une barre d'agitation magnétique. Chauffer le ballon à 150 ° C en utilisant un bain d'huile de silicone.
    2. Une fois que le reflux est réglé, ajouter DCPD (300 g, 2,3 mol, 1 éq.) En une seule portion, puis augmenter la température à 170 ° C.
    3. Laisser la réaction à cette température pendant....

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Résultats

Les monomères NBE sont préparés par une simple réaction de Diels-Alder de DCPD et d'un diénophile convenable, par exemple l'acide acrylique (AA). Normalement, DCPD est fissuré pour obtenir cyclopentadiène (CPD) avant la réaction. 17 CPD fraîchement concassé est ensuite engagé dans la réaction de Diels-Alder. Cependant, dans ce protocole, les deux étapes de craquage et de Diels-Alder sont effectuées de manière concomitante, dans une réaction en un seul pot........

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Discussion

La méthode proposée ici est simple, et facilement prête à plus grande échelle. Tous les produits chimiques peuvent être utilisés tels que reçus sans autre purification. Notez que l' exécution de la réaction à une échelle inférieure (par exemple des échelles ≤1 g) , on obtient généralement des rendements plus faibles en raison d'une perte inévitable de matériel lors de la manipulation et de la collection.

Les catalyseurs sont formés in situ lors de la réaction des co.......

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Déclarations de divulgation

Les auteurs n'ont rien à dévoiler.

Remerciements

Les auteurs remercient le Fonds de Recherche du Québec - Nature et Technologies, le Conseil Recherches en Sciences Naturelles et Génie (programme INNOV) et PrimaQuébec.

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Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article
NomEntrepriseNuméro de catalogueCommentaires
acide acryliqueSigma-Aldrich147230
hydroquinoneSigma-AldrichH9003
dicyclopendadièneSigma-Aldrich454338
dichlorure de palladium allyle dimèreSigma-Aldrich222380
argent hexfluoro antimonateSigma-Aldrich227730
azote liquideInstallation localeNA
acétate d’éthyleFischer ScientificE14520
5-vinyl-2-norborneneSigma-Aldrich148679
toluèneFischer ScientificT290-4
palladium dbaSigma-Aldrich227994
triphénylphosphineSigma-Aldrich93090
gel de silice 40-63 micronsSilicycleSiliaflash
méthanolFischer ScientificBPA412-20
dichlorométhaneEMD MilliporeDX08311
acide formiqueSigma-AldrichF0507
acide acétiqueSigma-Aldrich320099
solution de peroxyde d’hydrogèneSigma-Aldrich
acétoneFischer ScientificA18-200
216763

Références

  1. Gaylord, N. G., Mandal, B. M., Martan, M. Peroxide-induced polymerization of norbornene. J. Polym. Science, Polym. Lett. Ed. 14 (9), 555-559 (1976).
  2. Janiak, C., Lassahn, P. G. The vinyl homopolymerization of norbornene. Macromol. Rapid Comm. 22 (7), 479-493 (2001).
  3. Bielawski, C. W., Grubbs, R. H.

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Réimpressions et autorisations

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