金属触媒による同時連鎖および段階的な急性ポリメリゼーション:ビニールポリマーとポリエステルの結合
Masato Mizutani1, Kotaro Satoh, Masami Kamigaito
1Department of Applied Chemistry, Graduate School of Engineering, Nagoya University, Furo-cho, Chikusa-ku, Nagoya 464-8603, Japan.
Journal of the American Chemical Society
|May 12, 2010
まとめ
この研究では,同時連鎖およびステップ成長ポリメリゼーションを導入し,新しい線形ランダム共ポリマーを作成します. ビニールとポリエステルの両方のユニットを含むこれらのユニークなポリマーは,調節可能な構造と分解性を提供します.
科学分野:
- ポリマー化学のポリマー化学について
- マテリアルサイエンス 材料科学
- オーガニック・シンセシス オーガニック・シンセシス
背景:
- 伝統的なポリメリゼーション方法は,チェーン成長とステップ成長という2つの相容れないファミリーに分類されます.
- 単一のプロセスで連鎖および段階成長ポリメリゼーションを同時に達成することは,大きな課題でした.
研究 の 目的:
- チェーン・ステップ・グロース・ポリメリゼーションを同時に行うための新しい方法を開発する.
- ヴィニールポリマーとポリエステルユニットを併用した線形ランダムコポリマーを合成する.
- コポリマー構造と特性に対する触媒とモノマー供給比の影響を調査する.
主な方法:
- メチルアクリlate (MA) と3-ブテニル2-クロロプロピオネート (1) の金属触媒による急性共ポリマー化.
- CuCl/ヘクサメチルトリエチレンネトトラミン,RuCp*Cl ((PPh ((3)) ((2)) のような特定の触媒が,線形共ポリマー形成に利用されました.
- NMRとMALDI-TOF-MSを使用して,詳細なメカニズム研究とポリマーの特徴づけを行いました.
主要な成果:
- ビニールとポリエステルの両方のユニットを単一のチェーンでほぼ理想的な線形ランダムコポリマーを成功裏に合成しました.
- 特定の触媒 (CuCl/リガンド,Ruベースの) が線形構造を生成し,他の触媒 (CuCl/異なるリガンド,FeCl(2) が分岐ポリマーを生成することを示した.
- コポリマーアーキテクチャをランダムからマルチブロック構造に調整する能力をモノマーフィード比率を調整することによって示しました.
- メタノリシスによる合成コポリマーの分解性を確認した.
結論:
- チェーン・ステップ・グロース・ポリメリゼーションの同時進行は,慎重に選択された金属触媒によるラジカル・コポリメリゼーションによって達成可能である.
- 触媒と反応条件の選択は,結果として得られるポリマー構造 (線形対分岐) を決定的に決定する.
- 合成されたコポリマーは調節可能な構造と容易な分解を呈し,先進的な材料の応用への道を開きます.
関連する概念動画
Radical Chain-Growth Polymerization: Mechanism
The radical chain-growth polymerization mechanism consists of three steps: initiation, propagation, and termination of polymerization. The polymerization initiates when a free radical generated from the radical initiator adds to the unsaturated bond in the monomer. The unpaired electron of the free radical and one π electron in the unsaturated bond creates a σ bond between the free radical and the monomer. As a result, the other π electron in the unsaturated bond converts this species into the...
Radical Chain-Growth Polymerization: Overview
Chain-growth or addition polymerization is successive addition reactions of monomers with a polymer chain. In radical chain-growth polymerization, the reaction proceeds via a free-radical intermediate. The free radical is formed from radical initiators, which spontaneously generate free radicals by homolytic fission. Organic peroxides (such as dibenzoyl peroxide, as shown in Figure 1) or azo compounds are popular radical initiators. A low concentration ratio of radical initiator to monomer is...
Anionic Chain-Growth Polymerization: Mechanism
The mechanism for anionic chain-growth polymerization involves initiation, propagation, and termination steps. In the initiation step, a nucleophilic anion, such as butyl lithium, initiates the polymerization process by attacking the π bond of the vinylic monomer. As a result, a carbanion, stabilized by the electron‐withdrawing group, is generated. The resulting carbanion acts as a Michael donor in the propagation step and attacks the second vinylic monomer, which acts as a Michael acceptor.
Free-Radical Chain Reaction and Polymerization of Alkenes
The conversion of alkenes to macromolecules called polymers is a reaction of high commercial importance. The structure of the polymer is defined by a repeating unit, while the terminal groups are considered insignificant. The average degree of polymerization represents the number of repeating units in the polymer molecule and is denoted by the subscript n.
Step-Growth Polymerization: Overview
Step-growth or condensation polymerization is a stepwise reaction of bi or multifunctional monomers to form long-chain polymers. As all the monomers are reactive, most of the monomers are consumed at the early stages of the reaction to form small chains of reactive oligomers, which then combine to form long polymer chains in the late stages. Hence, the reaction has to proceed for a long time to achieve high molecular weight polymers.
Many natural and synthetic polymers are produced by...
Many natural and synthetic polymers are produced by...
Ziegler–Natta Chain-Growth Polymerization: Overview
Ziegler–Natta polymerization is another form of addition or chain‐growth polymerization used for synthesizing linear polymers over branched polymers. The catalyst used for polymerization is the Ziegler–Natta catalyst, named after Karl Ziegler and Giulio Natta, who developed it in 1953. This catalyst is an organometallic complex of titanium tetrachloride and triethyl aluminum, with the active form of the catalyst being an alkyl titanium compound. Using the Ziegler–Natta catalyst, high molecular...


