Chemistry

بروتوكول بسيطة وفعالة لالتحفيزي الإدراج بلمرة Norbornenes وظيفية

Published: February 27, 2017 doi: 10.3791/54552

Basile Commarieu¹, Jonathan Potier¹, Moubarak Compaore¹, Raphael de Boever¹, Regis Imbeault¹, Jerome P. Claverie¹

¹Department of Chemistry, Université de Sherbrooke

Abstract

في norbornene يمكن بلمرة من قبل مجموعة متنوعة من الآليات، بما في ذلك البلمرة الإدراج حيث الرابطة المزدوجة هو بلمرة وحفظها طبيعة كمفينات من مونومر. الناتج البوليمر، polynorbornene، لديه الزجاج درجات الحرارة العالية جدا التي تمر بمرحلة انتقالية، تي _ز، والخصائص البصرية والكهربائية مثيرة للاهتمام. ومع ذلك، لا تعقيد بلمرة norbornenes الوظيفية من خلال هذه الآلية من خلال حقيقة أن إندو استبداله في norbornene مونومر لديها، بشكل عام، والتفاعل منخفضة جدا. وعلاوة على ذلك، والفصل من إندو استبداله مونومر من مونومر إكسو هو مهمة شاقة. هنا، نقدم بروتوكول بسيط للبلمرة norbornenes استبداله (إندو: إكسو كاليفورنيا 80:20) تحمل إما حمض الكربوكسيلية أو رابطة مزدوجة قلادة. لا تتطلب العملية التي يمكن فصلها كلا الأيزومرين، وتستمر مع شحنات حافزا منخفضة (0،01-0،02 مول٪). البوليمر تحمل يعتمدونروابط مزدوجة النمل يمكن زيادة تحولت في ارتفاع العائد، على تحمل البوليمر تحمل مجموعة قلادة الايبوكسي. ويمكن تطبيق هذه الإجراءات البسيطة لإعداد polynorbornenes مع مجموعة متنوعة من المجموعات الوظيفية، مثل استرات، والكحول، imides، روابط ثنائية، والأحماض الكربوكسيلية، برومو ألكيلات، والألدهيدات والمركبات الحمضية اثنين.

Introduction

في norbornene، الأهلي المصري، وناتج إضافة ديلز-ألدر من الاثيلين والبنتادين (التي حصلت عليها "تكسير" من dicyclopentadiene (DCPD))، وبلمرة بسهولة باستخدام البلمرة الحرة الراديكالية، ¹ الموجبة البلمرة، ² عصابة فتح وصفت الابدال والاحلال البلمرة ³ والإدراج الحفاز البلمرة. ^{^4،} ^{^5،} ^{^6،} ⁷ خلافا لغيرها من الآليات، والإدراج البلمرة المحفزة يؤدي إلى تشكيل عالية جدا درجة حرارة الزجاج الانتقالية (تي _ز) البوليمر حيث يتم حفظها في العمود الفقري كمفينات من البنك الأهلى المصرى. مجموعة متنوعة من المحفزات مثل المحفزات الميتالوسين والمواد الحفازة المعادن أواخر التحول يمكن استخدامها لتعزيز البلمرة من البنك الأهلى المصرى. ^{^4،} ^{^5،} ^{^6،} ز البوليمر، و، على حد علمنا، لم يتم العثور على المبلمر المتجانس PNBE أي استخدام.

وقد polynorbornenes ظيفية (PNBEs) الكائن تمحيص كثير على مدى السنوات ال 20 الماضية، لأنها تجمع بين ارتفاع تي _ز الكشف عنها من قبل وحدة تكرار جامدة كمفينات فضلا عن خصائص مرغوبة وهبت به وظائفها. ويتم الحصول على ^{^8،} ^{^9،} ¹⁰ أحادية البنك الأهلى المصرى من المواد الأولية بسيطة إلى حد ما وغير مكلفة، وذلك باستخدام خطوة واحدة ديلز-ألدر تفاعل البنتادين وdienophile functionalized. ومع ذلك، فإن تفاعل ديلز-ألدر يؤدي إلى اثنين من الفراغية، إندو وإكسو، والتي لها نشاطية مختلفة جدا. ^{^11،} ¹² وفي الواقع، فإن ستيريو إندوايزومير هو أقل نشاطا من شكل إكسو ويعطل المحفز. ^{^11،} ¹² وهكذا، في الماضي، وإعداد polynorbornenes الوظيفية عادة ما تتطلب فصل إندو وإكسو الفراغية، وكانت تستخدم فقط stereoisomer إكسو. وكان هذا الإجراء فصل تستغرق وقتا طويلا، وأدت إلى تراكم الفراغية إندو غير المتفاعل كنفايات غير مرغوب فيها.

نحن في الآونة الأخيرة أظهرت أن بلمرة NBEs functionalized تحتوي على كل الفراغية هي في الواقع ممكنا. ¹³ لقد وبالتالي فهي قادرة على إعداد مجموعة متنوعة من PNBEs استبداله، التي تحتوي على المجموعات الوظيفية مثل استرات، المركبات الحمضية اثنين، والألدهيدات، imides، والكحول وروابط مزدوجة. بسبب من ارتفاع تي _ز وظائف، وهذه البوليمرات تظهر خصائص مرغوب فيه. وصفنا هنا طريقتين لتحضير البوليمرات الوظيفية. أول واحد يؤدي إلىتوليف للذوبان في الماء بولي البوليمر (حمض 5-في norbornene-2-متيل)، PNBE (CO ₂ H)، وذلك باستخدام الموجبة المشتريات محفز (الشكل 1). ¹³ ^و ¹⁴ نفس طريقة البلمرة يمكن استخدامها لإعداد PNBEs ظيفية مع مختلف وظائف قلادة، مثل استرات، والكحول، imides، برومو ألكيلات، والألدهيدات والمركبات الحمضية اثنين. في أيدينا، وهذا المشتريات حافزا الموجبة لا يمكن أن تستخدم لNBEs تحتوي على روابط مزدوجة قلادة مثل 5-فينيل-2-في norbornene. في هذه الحالة، والإدراج الجزئي للرابطة مزدوجة قلادة خلال البلمرة يؤدي إلى تشكيل المواد عبر ربط. ولذلك، فإننا نقدم هنا طريقة ثانية مخصصة لتشكيل بولي (5-فينيل-2-في norbornene)، PNBE (الفينيل)، وذلك باستخدام بالشلل الرعاش ₂ (ديسيبل) _3: AgSbF _6: PPH ₃ باعتبارها حافزا في الموقع. ¹⁴ ثم يتم ابكسدزد مجموعات قلادة الفينيل من البوليمر أبعد من ذلك، أن تؤدي إلى عشرتشكيل (ه) من PNBE (الايبوكسي) (الشكل 1). كلا PNBE (CO ₂ H) وPNBE (الايبوكسي) وقد وجد أن تؤدي إلى تشكيل الراتنجات بالحرارة مع تي _ز تصل إلى 350 درجة مئوية. ¹⁴ وهكذا، فإن طريقة بسيطة وصفها هنا يسمح احد لإعداد بكفاءة البوليمرات مع تي _ز عالية جدا وجود مجموعة متنوعة من المجموعات الوظيفية، والتي يمكن استخدامها للعديد من التطبيقات.

الشكل 1: PNBEs وظيفية من قبل شعبة البرامج إعداد حفز البلمرة. (أ) إعداد PNBE (CO ₂ H)، (ب) إعداد PNBE (الفينيل) وPNBE (الايبوكسي). ويشير السندات متقطع خليط من إندو وإكسو أيزومرات. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذه فايجوري.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. إعداد بولي (حمض 5-في norbornene-2-متيل)، PNBE (CO ₂ H)

إعداد البنك الأهلي المصري مونومر (CO ₂ H)
1. تزن من حامض الأكريليك (AA) (327 غرام و 4.5 مول، 2 مكافئ) والهيدروكينون (4.9 غرام، 4.5 × 10 ^-2 مول، 0.02 مكافئ) وإضافتها إلى قارورة 2 لتر جولة القاع مجهزة مكثف وشريط مغناطيسي. تسخين قارورة في 150 درجة مئوية باستخدام حمام زيت السيليكون.
2. مرة واحدة يتم تسويتها الجزر، إضافة DCPD (300 غرام، و 2.3 مول، 1 مكافئ) في جزء واحد، ومن ثم زيادة درجة الحرارة إلى 170 درجة مئوية.
3. ترك رد الفعل عند هذه الدرجة لمدة 16 ساعة. لاحظ تغير لونها من الواضح إلى الأصفر والبني.
4. أخذ عينة عن طريق استخراج مع الماصة باستور، وتحليل من قبل ¹ H NMR (باستخدام CDCl ₃ مثل المذيبات) ^15. مراقبة الظهور للبنك الاهلي المصري (إشارات السندات مزدوجة بين 6.0 و 6.5 جزء في المليون، الشكل 2 أعلى). ¹⁶
تنقية للبنك الاهلي المصري (CO ₂ H)
1. استبدال مكثف مع إعداد تقطير بسيط (هضبة واحدة) متصلة المكثف الذي يعمم الماء البارد.
2. وضع الإعداد رد فعل في ظل فراغ المقرر أن تقريبا. 1 مم زئبق. تسخين الخليط في 100 درجة مئوية، وجمع السائل واضح (حوالي 40 مل) التي يمكن التخلص منها.
3. استبدال قارورة جمع مع 500 مل جولة أسفل القارورة. حرارة حمام الزيت إلى 155 درجة مئوية، ومراقبة تقطير قطرة قطرة من البنك الاهلي المصري (CO ₂ H) (317 غرام، و 2.3 مول. العائد = 98٪). يأخذ التقطير أكثر من 7 ساعات.
4. تحليل السائل عديم اللون من ¹ H NMR لتقييم نقاء وكذلك إندو: EXO نسب (الشكل 2، أسفل). ¹⁵ إندو: التغيرات نسبة إكسو مع الوقت تستخدم لتقطير وكذلك مع الوقت التدفئة المستخدمة في إعداد البنك الأهلي المصري الخام (CO ₂ H). عادة، إندو:EXO النسب بين 50:50 و 80:20 ويتم الحصول على (60:40 في هذه الحالة).
البلمرة للبنك الاهلي المصري (CO ₂ H)
1. وضع 300 غرام (2.3 مول، 5000 مكافئ) للبنك الاهلي المصري (CO ₂ H) في 500 مل دورق كروي مجهزة شريط مغناطيسي. ديغا السائل بواسطة فقاعات النيتروجين لمدة 30 دقيقة.
2. تزن allylpalladium (II) ديمر كلوريد، [PdCl (C ₃ H _5)] ₍₂₎ (76 ملغ، 4.2 × 10 ^-1 مليمول، 1 مكافئ من PD) وإضافته إلى الحل. إضافة الفضة antimonate AgSbF ₆ (180 ملغ، 5.2 × 10 ^-1 مليمول، 1.2 مكافئ).
3. مع التحريك، يذوب الملح المشتريات عن طريق التسخين عند 70 درجة مئوية، والحفاظ على درجة الحرارة عند 70 درجة مئوية تحت تدفق النيتروجين طفيف. بعد 7 إلى 8 ساعات، يتوقف التحريك بسبب زيادة اللزوجة.
4. وقف رد فعل بعد 36 ساعة.
5. تبريد قارورة أسفل مستديرة مع النيتروجين السائل. مع ملعقة، وكسر البوليمر إلى قطع صغيرة.
6. في 2 لتر كوب متساوpped مع شريط مغناطيسي، إضافة 750 مل من خلات الإيثيل. إضافة قطع البوليمر لخلات الإيثيل مع التحريك القوي. يستمر التحريك لمدة 2 ساعة.
7. تصفية حل أكثر من 15 سم القطر بوخنر قمع مجهزة رقة الترشيح (الصف 413، 15 سم القطر).
8. غسل البوليمر مع خلات الإيثيل ثلاث مرات (500 مل كل الغسيل). تجفيف البوليمر (123 غرام، 9.4 × 10 ^-1 مول، العائد = 41٪) في فراغ وضع الفرن على 50 درجة مئوية لمدة 12 ساعة.

2. إعداد PNBE (الفينيل)

البلمرة للبنك الاهلي المصري (الفينيل)
1. ديغا التولوين (حوالي 200 مل) والبنك الأهلى المصرى (الفينيل) (حوالي 200 مل) من خلال السطح مع N ₂ لمدة 30 دقيقة ووضعها في علبة القفازات.
2. داخل علبة القفازات، التولوين حمولة (100 غ) في 250 مل جولة أسفل القارورة.
3. إضافة بالشلل الرعاش ₂ (ديسيبل) ₃ (76 ملغ، 1.6 × 10 ^-1 مليمول، 1 مكافئ من بالشلل الرعاش)، AgSbF ₆ (68 ملغ، 2.0 × 10 ^-1 ممول، 1.2 مكافئ.) وثلاثي فينيل الفوسفين، PPH ₃ (43 ملغ، 1.6 × 10 ^-1 مليمول، 1 مكافئ) تباعا إلى حل التولوين.
4. حرارة الخليط إلى 70 درجة مئوية حتى يحدث انحلال كامل. ويحدث ذلك في غضون 10 دقيقة.
5. إضافة 100 غرام (8.0 × 10 ^-1 مول، 5000 مكافئ) للبنك الاهلي المصري (الفينيل) إلى هذا الحل الأرجواني.
6. إثارة عند 70 درجة مئوية لمدة 72 ساعة.
7. إزالة الحل من صندوق قفازات، ونقل الحل الأسود اللزج إلى زجاجة 1 لتر تحتوي على شريط مغناطيسي.
8. إضافة التولوين (200 مل) ويقلب.
9. إضافة مسحوق السليكا (هلام السيليكا 40-63 ميكرون، و 10 غرام). يقلب في درجة حرارة الغرفة لمدة 16 ساعة.
10. التوقف عن إثارة والسماح للمسحوق يستقر لمدة 2 ساعة على الأقل حتى يتسنى للجسيمات السيليكا لsedimentate.
11. تصفية حل أكثر من 15 سم القطر بوخنر قمع مجهزة رقة الترشيح (الصف 413، 15 سم القطر). تجنب سكب جسيمات السيليكا الرسوبية في قمع بوخنر.
12. شطف قدم المساواة السيليكاجسيمات مع التولوين (50 مل) وتصفية من خلال قمع بوخنر.
13. إضافة الميثانول (1.2 لتر) إلى كوب 4 L مزودة بقضيب مغناطيسي.
14. إضافة كل من حل التولوين التي تحتوي على البوليمر إلى الميثانول تدريجيا مع التحريك القوي، ومواصلة التحريك لمدة 30 دقيقة.
15. تصفية البوليمر أكثر من 15 سم القطر بوخنر قمع مجهزة رقة الترشيح (الصف 413، 15 سم القطر). غسل البوليمر مع ثلاثة aliquots من الميثانول (400 مل لكل منهما). تغيير ورقة الترشيح بين كل غسل.
16. تقييم نقاء البوليمر ¹ H NMR في CDCl _3، من أجل معرفة ما إذا كان مونومر المتبقي الحالية (إشارات السندات مزدوجة بين 6.0 و 6.3 جزء في المليون). ^{^15،} ¹⁶ وإذا كان هذا هو الحال، لا تزال غسل الميثانول.
17. تجفيف البوليمر (75 غ، 6.3 × 10 ^-1 مول، العائد = 78٪) في ظل فراغ في درجة حرارة الغرفة بين عشية وضحاها.

3.إعداد PNBE (الايبوكسي)

إبوكسدة PNBE (الفينيل)
1. إضافة 150 غرام من ثنائي كلورو ميثان إلى 500 مل دورق كروي مجهزة محرك مغناطيسي ومكثف.
2. إضافة PNBE (الفينيل) (15 جم، 1.3 × 10 ^-1 مول، 1 مكافئ) مع التحريك حتى حل كامل.
3. ضع قارورة في الجليد حمام واتركها تبرد لمدة 15 دقيقة.
4. في وعاء منفصل، تمزج حامض الفورميك (30 غ، 6.5 × 10 ^-1 مول، 5 مكافئ) وحامض الخليك (5 غ، 8.3 × 10 ^-2 مول، 0.6 مكافئ). إضافة الأحماض جنبا إلى جنب في حل البوليمر.
5. اتركها تبرد لمدة 15 دقيقة.
6. إضافة محلول بيروكسيد الهيدروجين المائي (30٪) (75 غ، 6.5 × 10 ^-1 مول، 5 مكافئ) إلى حل البوليمر.
7. يحرك المزيج لمدة 18 ساعة. لا يحتاج حمام الثلج لإزالتها، كما أن درجة الحرارة ستزداد تدريجيا إلى درجة حرارة الغرفة.
8. أخذ عينة صغيرة، يعجل البوليمر مع الأسيتون، وتحليل من قبل ¹ H NMR في مؤتمر نزع السلاح البنود _3. ¹⁵ إذا كانت إشارة لرابطة ثنائية (δ = 4،5-6،0 جزء في المليون) وانخفض بما فيه الكفاية (الشكل 3)، وتمريرها إلى الخطوة التالية. عادة، فإن نسبة لا يتجزأ من سندات مزدوجة لالبروتونات الأخرى هي أقل من 1:20 (1:83 في الشكل 3). خلاف ذلك، مواصلة التفاعل.
9. إضافة الأسيتون (750 مل) إلى دورق 4 L مزودة بقضيب مغناطيسي.
10. إضافة محلول البوليمر لالأسيتون تدريجيا مع التحريك قوية لمدة 15 دقيقة.
11. تصفية البوليمر أكثر من 15 سم القطر بوخنر قمع مجهزة رقة الترشيح (الصف 413، 15 سم القطر).
12. غسل البوليمر أربع مرات مع الأسيتون (200 مل في كل مرة).
13. تغيير ورقة الترشيح بين كل غسل.
14. تجفيف البوليمر (7.5 غرام) في ظل فراغ في درجة حرارة الغرفة بين عشية وضحاها.

ز "/>
الشكل 2: ¹ H NMR الأطياف من النفط الخام (أعلى) وتنقيته (القاع) البنك الاهلي المصري (CO ₂ H). يتم الحصول على المنتج النقي عن طريق التقطير البسيط. ملاحظة القمم التي تستخدم لتقييم إندو: EXO النسبة. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (3)
الرقم 3: ¹ H NMR الأطياف من PNBE (الفينيل) (الأزرق) وPNBE (الايبوكسي) (أحمر). لاحظ نسبة 1: 3 بين التكامل من مجموعة الفينيل (δ = 4،5-6،0 جزء في المليون) والبروتونات أخرى في (الفينيل) الطيف PNBE. بعد رد فعل مع H ₂ O _2، تنخفض النسبة إلى 1:83، مما يؤكد أن إبوكسدة مجموعة الفينيل حدث.ناغورني كاراباخ "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل (4)
الشكل 4: FTIR أطياف PNBE (الفينيل) (أسود) وPNBE (الايبوكسي) المكتسبة في مجموع وضع الانعكاس مخفف. إدراج يظهر التكبير من الفرق المميزة لPNBE (الفينيل) وPNBE (الايبوكسي). في 902 سم ^-1 و 992 سم ^-1 العصابات تتوافق مع C = CH الخروج من الطائرة الانحناء، في حين أن 875 سم ^-1 الفرقة يتوافق مع تشوه حلقة الايبوكسيد. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

وتقوم بسيط ديلز-ألدر تفاعل DCPD وdienophile مناسبة، لحامض الاكريليك سبيل المثال (AA) أعدت أحادية البنك الأهلى المصرى. عادة، مشققة DCPD لانتاج البنتادين (CPD) قبل رد الفعل. ثم تعمل ¹⁷ CPD متصدع طازجة في تفاعل ديلز-ألدر. ومع ذلك، في هذا البروتوكول، ويتم تنفيذ كل من خطوات تكسير وديلز-ألدر بصورة متزامنة، في رد فعل وعاء واحد. وهكذا، في أقرب وقت يتم تشكيل وثيقة البرنامج القطري، فإنه يتفاعل مع AA لانتاج حامض 5 في norbornene-2-متيل، البنك الاهلي المصري (CO ₂ H) (الشكل 1A). بعد رد الفعل، ويتم تنقيته البنك الأهلي المصري الخام (CO ₂ H) عن طريق التقطير البسيط (الشكل 2). وقد تكرر هذا الإجراء مع مجموعة متنوعة من dienophiles (المالئيك أنهيدريد ^13، بروميد الآليل ^18، الأليل الكحول ^18، 1-octene ¹⁸⁾ بطريقة متناسقة (عوائد عالية، وتنقية من قبل شعبة نظماستنتاج (الشكل 2). لم يحاول رد فعل مع البيوتاديين كما dienophile، بسبب الصعوبات الكامنة المرتبطة التلاعب بوتادين. ومن المثير للاهتمام، وهذا رد فعل المذيبات أقل.

يتم الحصول على البوليمرات عن طريق البلمرة المحفزة (الشكل 1A و 1B) والتي تم جمعها تحت شكل مساحيق جافة. يتم تحليلها من قبل ¹ H NMR، FTIR الطيفي، واللوني هلام تخلل (المؤتمر الشعبي العام). يتم استخدام تحليل NMR ¹ H من البوليمر (الشكل 3) لتشخيص وجود مذيب بقايا ومونومر (التي تظهر قمم كما حادة، وعلى النقيض من صدى واسع من البوليمر). تحليل NMR ¹ H من PNBE (الفينيل) (الشكل 3 الأزرق) وPNBE (الايبوكسي) (الشكل 3 الأحمر) تسمح للتأكيد على إبوكسدة PNBE (الفينيل). والواقع أن نسبة انخفاض بين التكاملات رانه مجموعة الفينيل والبروتونات أخرى في PNBE (الايبوكسي) الطيف (1: 3 إلى 1:83) تثبت تحويل ممتاز من رد الفعل (97٪ في هذه الحالة). ويمكن أيضا أن التحليل الطيفي FTIR أن تستخدم لتأكيد نتائج رد الفعل إبوكسدة، كما هو مبين من قبل الظهور من ذروة مميزة في 875 سم ^-1 (الشكل 4) واختفاء 904 و992 سم ^-1 التي لوحظت في PNBE (الفينيل) البوليمر. يستخدم حزب المؤتمر الشعبي العام لتأكيد توزيع الوزن الجزيئي للبوليمرات. نموذجي M _ن لPNBE (CO ₂ H) وPNBE (الايبوكسي) 100،000 جم / مول و 20،000 جم / مول، مع PDI تضم ما بين 1.5 و 2.0.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

الطريقة المقترحة هنا هو بسيط، وقابلة بسهولة لتوسيع النطاق. ويمكن استخدام جميع المواد الكيميائية كما وردت دون أي تنقية. لاحظ أن إجراء رد فعل على نطاق أقل (مثل جداول ≤1 ز) وعادة ما ينتج انخفاض العوائد بسبب خسارة لا يمكن تجنبها من المواد أثناء مناولة وجمع.

وتشكل المواد الحفازة في الموقع بناء على رد فعل من المركبات المشتريات التجارية مع وكلاء cationizing. في أيدينا، لا تتغير العائد من رد الفعل فضلا عن خصائص البوليمر (مثل توزيع الوزن الجزيئي) ما إذا كان أحد يبدأ مع محفز واضحة المعالم مثل (ɳ ³ -allyl) PDS ₂ ⁺ SBF ₆ ^- ( S = النيتروميثان) أو مع في نظام تحفيزي الموقع. لبلمرة للبنك الاهلي المصري (الفينيل)، فقط في الوضع الطبيعي شكل حافزا هو معروف حاليا. نحن لم نلاحظ أي اختلاف التفاعل بينالمشتريات ₂ (ديسيبل) ₍₃₎ والمشتريات (ديسيبل) _2، ولكن استخدام ناتج إضافة الكلوروفورم، والمشتريات ₂ (ديسيبل) _3. CHCl ₃ لا ينصح (ويتم الحصول على انخفاض العوائد). رد فعل البلمرة كما تبث قليلا حساسة. بالمقارنة مع رد فعل يؤديها تماما في قفاز مربع (O ₂ <5 جزء في المليون)، حصلنا على نتائج مماثلة من حيث العائد والأوزان الجزيئية عندما يتم تنفيذ رد فعل مع الكواشف نزع الغاز تقريبا (نزع الغاز التي ظهرت على السطح مع N _2، المحفز لا يزال يجري وزنه في صندوق القفازات). مونومرات لا تحتاج إلى أن تجفف قبل الاستخدام، ولكن لا ينصح بوجود الماء المضافة عمدا، والمياه ينسق حافزا والسموم رد الفعل. في الواقع، فإن المحفز (ɳ ³ -allyl) المشتريات (OH ₂₎ ₂ ⁺ SBF ₆ ^- وجدت لتكون غير نشطة.

البلمرة للبنك الاهلي المصري (CO ₂ H) توقف عند 45٪ العائد بسبب تشكيلالصلبة (التزجيج). يتم استخراج مونومر المتبقية مع خلات الإيثيل. خلات الإيثيل يمكن فصلها عن مونومر عن طريق التبخر الدوارة ومونومر تم جمعها يمكن أن تشارك في البلمرة لاحقة. وإندو: نسبة إكسو في مونومر جمعها مختلفة قليلا عن إندو: نسبة إكسو من مونومر الأولي. كما أثبتنا في العمل السابق، ¹³ حافزا isomerizes الايسومر إندو لالايسومر إكسو خلال البلمرة لكن البلمرة من عائدات مونومر تم جمعها بطريقة مماثلة كما مونومر الأولي.

باستثناء خلات الإيثيل، يتم استخدام أي المذيبات العضوية الأخرى لإعداد PNBE (CO ₂ H)، بدءا من DCPD وحمض الاكريليك. فمن الممكن أن تحل محل استخراج خطوة خلات الإيثيل من استخراج سوكسليت بالماء. كما يسمح هذا الإجراء للفصل الأحادي غير المتفاعل، مما يؤدي إلى رد فعل خالية تماما من المذيبات، ولكنها مملة (استخراج سوكسليت استمر لمدة يومين في أيدينا).

البلمرة للبنك الاهلي المصري (الفينيل) العائدات مع العائد 80٪ مع تحميل محفز 0.02 مول٪. مع تحميل محفز 0.01 مول٪، ويقلل العائد إلى 45٪. يتوقف رد فعل بسبب تحلل محفز، وبالتالي، لا يتم تحسين العائد باستخدام رد فعل مرات أطول. خلال تنقية البوليمر، يضاف السيليكا من أجل إزالة المعادن المتبقية. مع هذا الإجراء، البوليمر هو فعلا من حج، بينالي الشارقة ويحتوي على أقل من 15 جزء في المليون المشتريات، مقاسا برنامج المقارنات الدولية.

يتم تنفيذ إبوكسدة من البوليمر من الأحماض البيروكسي وperformic شكلت في الموقع مع H ₂ O ₂ والأحماض الكربوكسيلية المقابلة. يجب أن يتم تنفيذ الخطوات الترشيح (3.1.11 و3.1.12) من دون أي انقطاع، وبأسرع وقت ممكن. في الواقع، في هذه المرحلة، وPNE الصلبة (الايبوكسي) في اتصال مع عمو كبيرالإقليم الشمالي من الحمض والماء، الأمر الذي يؤدي إلى افتتاح حلقة وظائف الايبوكسي. لتقييم وجود وظائف، فتحت حلقة في البوليمر، يمكن للمرء ببساطة تقييم ذوبان البوليمر في ثنائي ميثيل الفورماميد (DMF). البوليمر-افتتح حلقة ليست قابلة للذوبان في DMF في حين PNBE (الايبوكسي) غير قابل للذوبان في DMF.

ونحن نعتقد أن هذا الأسلوب هو كبير نظرا للدور الهام الذي تضطلع به PNBEs ظيفية في تصنيع مقاومات الضوء التي هي، على سبيل المثال، ومناسبة للاستخدام في 157 نانومتر ضوئيه. ويمكن أيضا أن ¹⁹ PNBEs وظيفية أن تستخدم لبناء بوليمرات diblock. ²⁰ نظرا لهم العمود الفقري الهيدروكربونات المشبعة، وهذه البوليمرات هي مثيرة للاهتمام كمواد عازلة خفيفة لمدة الالكترونيات الدقيقة. ²¹ مؤخرا، أثبتنا أيضا أن هذه المواد تؤدي اللدائن الحرارية الصلبة تيراغرام إلى عالية جدا ¹⁴ وكذلك المتماثرات مع التطبيقات الممكنة للحصول على الوقود-مالأغشية ليرة لبنانية. ¹⁸ وبالنظر إلى ثروة من التطبيقات الممكنة، والطريقة المعروضة هنا هو من مصلحة للمجتمع واسع.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
acrylic acid	Sigma-Aldrich	147230
hydroquinone	Sigma-Aldrich	H9003
dicyclopendadiene	Sigma-Aldrich	454338
palladium allyl dichloride dimer	Sigma-Aldrich	222380
silver hexfluoro antimonate	Sigma-Aldrich	227730
liquid nitrogen	Local Facility	NA
ethyl acetate	Fischer Scientific	E14520
5-vinyl-2-norbornene	Sigma-Aldrich	148679
toluene	Fischer Scientific	T290-4
palladium dba	Sigma-Aldrich	227994
triphenyl phosphine	Sigma-Aldrich	93090
silica gel 40-63 microns	Silicycle	Siliaflash
methanol	Fischer Scientific	BPA412-20
dichloromethane	EMD Millipore	DX08311
formic acid	Sigma-Aldrich	F0507
acetic acid	Sigma-Aldrich	320099
hydrogen peroxide solution	Sigma-Aldrich	216763
acetone	Fischer Scientific	A18-200

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

Gaylord, N. G., Mandal, B. M., Martan, M. Peroxide-induced polymerization of norbornene. J. Polym. Science, Polym. Lett. Ed. 14 (9), 555-559 (1976).
Janiak, C., Lassahn, P. G. The vinyl homopolymerization of norbornene. Macromol. Rapid Comm. 22 (7), 479-493 (2001).
Bielawski, C. W., Grubbs, R. H. Living ring-opening metathesis polymerization. Prog. Polym. Sci. 32 (1), 1-29 (2007).
Blank, F., Janiak, C. Metal catalysts for the vinyl/addition polymerization of norbornene. Coord. Chem. Rev. 253 (7-8), 827-861 (2009).
Kaminsky, W., Boggioni, L., Tritto, I. Cycloolefin polymerization. Polymer Science: A Comprehensive Reference, 10 Volume Set. 3, 843-873 (2012).
Boggioni, L., Tritto, I. State of the art of cyclic olefin polymers. MRS Bull. 38 (3), 245-251 (2013).
Goodall, B. Cycloaliphatic polymers via late transition metal catalysis. Late Transition Metal Polymerization Catalysis. Rieger, B., Baugh, L., Kacker, S., Striegler, S. , Wiley-VCH Verlag GmbH. 101-154 (2003).
Zhou, W., He, X., Chen, Y., Chen, M., Shi, L., Wu, Q. Vinyl-addition copolymerization of norbornene and polar norbornene derivatives using novel bis(β-ketoamino)Ni(II)/B(C6F5)3/AlEt3 catalytic systems. J. Appl. Polym. Sci. 120 (4), 2008-2016 (2011).
Müller, K., Jung, Y., Yoon, D. Y., Agarwal, S., Greiner, A. Vinyl-type polymerization of alkylester-substituted norbornenes without endo/exo separation. Macromol. Chem. Phys. 211 (14), 1595-1601 (2010).
Boffa, L. S., Novak, B. M. Copolymerization of polar monomers with olefins using transition-metal complexes. Chem. Rev. 100 (4), 1479-1494 (2000).
Funk, J. K., Andes, C. E., Sen, A. Addition Polymerization of Functionalized Norbornenes: The Effect of Size Stereochemistry, and Coordinating Ability of the Substituent. Organometallics. 23 (8), 1680-1683 (2004).
Hennis, A. D., Polley, J. D., et al. Novel, efficient, palladium-based system for the polymerization of norbornene derivatives: Scope and mechanism. Organometallics. 20 (13), 2802-2812 (2001).
Commarieu, B., Claverie, J. P. Bypassing the lack of reactivity of endo-substituted norbornenes with the catalytic rectification-insertion mechanism. Chem. Sci. 6 (4), 2172-2182 (2015).
Commarieu, B., Potier, J., et al. Ultrahigh Tg epoxy thermosets based on insertion polynorbornenes. Macromoecules. 49 (3), 920-925 (2016).
Pirrung, M. C. The Synthetic Organic Chemist's Companion. , John Wiley & Sons, Inc. (2007).
Kanao, M., Otake, A., Tsuchiya, K., Ogino, K. Stereo-selective synthesis of 5-norbornene-2-exo-carboxylic acid-Rapid isomerization and kinetically selective hydrolysis. Int. J. Org. Chem. 2 (1), 26-30 (2012).
Huertas, D., Florscher, M., Dragojlovic, V. Solvent-free Diels-Alder reactions of in situ generated cyclopentadiene. Green Chem. 11 (1), 91-95 (2009).
Pierre, F., Commarieu, B., Tavares, A. C., Claverie, J. High Tg sulfonated insertion polynorbornene ionomers prepared by catalytic insertion polymerization. Polymer. 86, 91-97 (2016).
Woo, H. G., Li, H. Advanced functional materials, Chapter 1.6.8,30. 1, Zheijiang University Press. Hangzhou. (2011).
Kim, D. -G., Bell, A., Register, R. a Living vinyl addition polymerization of substituted norbornenes by a t-Bu3P-Ligated Methylpalladium Complex. ACS Macro Letters. 4 (3), 327-330 (2015).
Seung, H., S, A., Baek, K., Sang, S. Low Dielectric Materials for Microelectronics. Dielectric Material. Intech, S. ilagui,M. .A. .,ed., , 59-76 (2012).

بروتوكول بسيطة وفعالة لالتحفيزي الإدراج بلمرة Norbornenes وظيفية

Play Video

PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Commarieu, B., Potier, J., Compaore, … More

Commarieu, B., Potier, J., Compaore, M., de Boever, R., Imbeault, R., Claverie, J. P. A Simple and Efficient Protocol for the Catalytic Insertion Polymerization of Functional Norbornenes. J. Vis. Exp. (120), e54552, doi:10.3791/54552 (2017).

Less

Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions

View Video