La polimerización zwitteriónica para generar policarbosiloxanos cíclicos de alto peso molecular

Área de la Ciencia:

• Química de Polímeros La química de los polímeros es la química de los polímeros.
• Química del organosilicio Química del organosilicio
• La catálisis es la catálisis.

Sus antecedentes:

• La polimerización por apertura de anillos (ROP) es un método clave para sintetizar polímeros.
• Los carbenos N-heterocíclicos (NHC) son potentes nucleófilos y catalizadores para varias transformaciones orgánicas.
• Los siloxanos cíclicos son versátiles bloques de construcción para materiales avanzados.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la polimerización de apertura de anillo zwitteriónico mediada por NHC de un monómero cíclico de siloxano, el 2,2,5,5-tetrametil-2,5-disila-1-oxaciclopentano (TMOSC).
• Explorar el efecto de la nucleofilicidad NHC en la cinética de la polimerización y las propiedades del polímero.
• Caracterizar los policarbosiloxanos resultantes y dilucidar el mecanismo de polimerización.

Principales métodos:

• La polimerización de apertura de anillo de Zwitterionic de TMOSC utilizando dos catalizadores NHC diferentes (IMes y un análogo más nucleófilo).
• Caracterización de polímeros mediante cromatografía por permeación de gel (GPC) y espectrometría de masa de desorción/ionización-tiempo de vuelo por láser asistida por matriz (MALDI-TOF MS).
• Estudios de viscosidad de la solución diluida y cálculos de la Teoría Funcional de la Densidad (DFT) para determinar la estructura del polímero y el mecanismo de reacción.

Principales resultados:

• La ROP mediada por NHC de TMOSC logró rápidamente policarbosiloxanos de alto peso molecular (Mn hasta 940,000 Da) a temperatura ambiente.
• Las tasas de polimerización y los pesos moleculares fueron significativamente influenciados por la nucleofilicidad del catalizador NHC.
• Los polímeros resultantes eran predominantemente cíclicos, confirmado por la viscosidad y los datos de espectrometría de masas.
• Los cálculos de DFT apoyaron tanto los intermediarios cíclicos zwitteriónicos como los neutros en la vía de polimerización.

Conclusiones:

• La catálisis NHC proporciona una ruta eficiente para la síntesis controlada de policarbosiloxanos cíclicos de alto peso molecular de TMOSC.
• La elección del catalizador NHC es crucial para controlar la cinética de la polimerización y lograr altos pesos moleculares.
• La naturaleza predominantemente cíclica de los polímeros abre caminos para su uso en aplicaciones de materiales avanzados.