Diseño de sistemas de catalizadores binarios altamente activos para la copolimización de CO2/epoxido: selectividad...

Área de la Ciencia:

• Química de Polímeros La Química de Polímeros es la química de los polímeros.
• Química organometálica Química orgánica de los metales.
• Química verde es la química verde.

Sus antecedentes:

• La utilización de dióxido de carbono (CO2) es crucial para la química sostenible.
• La polimerización controlada de los epoxidos es esencial para los materiales avanzados.
• Desarrollar catalizadores eficientes para la copolimerización de CO2 y epóxido sigue siendo un desafío.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un sistema eficaz de catalizador binario para la copolimización alterna asimétrica, regio y estereoselectiva del CO2 y los epoxidos alifáticos racémicos.
• Para investigar la influencia de la estructura del catalizador en las propiedades del polímero.
• Para lograr una alta enantioselectividad y control sobre la microestructura del polímero.

Principales métodos:

• Utilizó un sistema de catalizador binario que comprende un complejo de cobalto de base de Schiff tetradentado quiral (electrófilo) y una sal de amonio orgánico o una base orgánica fuerte (nucleófilo).
• Investigó el efecto de los grupos sustituyentes en las propiedades electrófilas y nucleófilas.
• Se empleó espectrometría de masas de ionización por electrospray y estudios cinéticos para dilucidar el mecanismo de reacción.

Principales resultados:

• Se logra una copolimización efectiva bajo una temperatura y presión suaves.
• Se identificó un sistema de catalizador ideal (electrófilo y nucleófilo voluminosos [SalcyCo(III) X) que produce policarbonatos con una conectividad de cabeza a cola de >95% y enlaces de carbonato de >99%.
• Demostró que la estructura de los componentes del catalizador tiene un impacto significativo en la actividad, la selectividad y la enantioselectividad.
• Se observaron tasas de copolimización rápidas con el aumento de las concentraciones de catalizadores.
• Elucidado el mecanismo que implica la activación del monómero por el electrófilo y el crecimiento de la cadena en el nucleófilo.

Conclusiones:

• El sistema de catalizador binario desarrollado proporciona una ruta altamente efectiva para sintetizar policarbonatos enriquecidos enantioméricamente a partir de CO2 y epoxidos.
• El diseño del catalizador, incluidas las propiedades estéricas y electrónicas tanto del electrófilo como del nucleófilo, es fundamental para controlar la estereoquímica y las propiedades del polímero.
• El estudio ofrece información sobre los efectos cooperativos del sitio enantiomórfico y los efectos finales de la cadena de polímeros en la catálisis asimétrica.