ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ МЕТИЛМЕТАКРИЛАТА В ПРИСУТСТВИИ ИНИЦИИРУЮЩИХ СИСТЕМ НА ОСНОВЕ КОМПЛЕКСОВ ЖЕЛЕЗА РАЗЛИЧНОГО СТРОЕНИЯ
Аннотация
Исследованы особенности радикальной полимеризации метилметакрилата при использовании инициирующих систем на основе пероксида бензоила и комплексов железа с различным лигандным окружением, включая ферроцены, содержащие электронодонорные и электроноакцепторные заместители в циклопентадиенильных кольцах, а также циклопентадиенильные карбонилсодержащие производные железа. Оценено влияние строения комплексов железа на кинетику радикальной полимеризации метилметакрилата, а также молекулярно-массовые характеристики синтезированных полимеров. Установлено, что по влиянию на скорость полимеризации метилметакрилата в присутствии исследуемых инициирующих систем металлокомплексы можно расположить в ряд: 1,1′-дибромоферроцен, бромо(η5-циклопентадиенил)дикарбонил железо>1,2,3,4,5-пентафенил-1′-(ди-трет-бутил фосфиноферроцен) > ферроцен > 1-ди-третбутилфосфиноферроцен > 1,1-бис-ди-третбутил-фосфиноферроцен > бис(η5-циклопентадиенил)дикарбонилжелезо>1–бромо-1′-дифенилфосфино ферроцен>1-дифенилфосфино-1′-ди-трет-бутилфосфиноферроцен. Полимеры на основе полиметилметакрилата, синтезированные в присутствии исследуемых циклопентадиенильных комплексов железа и пероксида бензоила, способны выступать в качестве макроиницаторов в процессах постполимеризации. В частности, выявлено, что полиметилметакрилат, синтезированный с участием 1,1’-дибромоферроцена и бромо(η5-циклопентадиенил)дикарбонила железа в присутствии пероксидного инициатора, позволяет синтезировать постполимеры. Методом ЯМР спектроскопии установлено, что полимеры на основе метилметакрилата, синтезированные как в присутствии указанных выше комплексов железа, так и его аналоги, получаемые путем традиционной радикальной полимеризации, имеют атактическое строение. С использованием дифференциальной сканирующей калориметрии показано, что полимеры на основе метилметакрилата, полученные в присутствии циклопентадиенильных и карбонильных комплексов железа, характеризуются более высокой температурой стеклования по сравнению с аналогичными полимерами, синтезированными путем радикальной полимеризации с участием лишь пероксидного инициатора. При этом температура начала разложения указанных полимеров остается практически неизменной.
Литература
Braun D., Cherdron H., Rehahn M., Ritter H., Voit B. Polymer Synthesis: Theory and Practice Fundamentals, Methods, Experiments. Springer. 2013. 404 p.
Matyjaszewski K. Atom transfer radical polymerization (ATRP): current status and future perspectives. Macromolecules. 2012. V.45. P. 4015−1039. DOI: 10.1021/ma3001719
Matyjaszewski K., Tsarevsky N.V. Macromolecular engineering by atom transfer radical polymerization (ATRP). J. Am. Chem. Soc. 2014. V. 136. P. 6513–6533. DOI: 10.1021/ja408069v.
Ouchi M., Terashina T., Sawamoto M. Transition metal-catalyzed living radical polymerization: toward perfection in catalysis and pre-cision polymer synthesis. Chem. Rev. 2009. V. 109. N 11. P. 4963-5050. DOI: 10.3390/polym6030860.
Matyjaszewski K., di Lena F. The influence of the activating agent on the controlled synthesis of polyacrylonitrile using systems based on copper (I) bromide and tris(2-pyridylmethyl)amine. Prog. Polymer Sci. 2010. V. 35. N 8. P. 959−1021. DOI: 10.1134/S1560090417030071.
Axel H. E., Matyjaszewski K. Controlled and Living Polymerization: Methods and Materials. London: Taylor & Francis Group, LLC, CRC Press. 2014. 466 p.
Grishin I.D., Grishin D.F. Controlled radical polymerization: prospects for application for industrial synthesis of polymers. J. Appl. Chem. 2011. V. 84. N 12. P. 2021-2029. DOI: 10.1134/S1070427211120019.
Tereshchenko K.A., Ulitin N.V., Kolesov S.V., Burakova A.O., Shiyan D.A., Temnikova N.E. Catalytic and inhibiting effects of ferrocene on the bulk radical–coordination polymerization of methyl methacrylate from the standpoint of formal kinetics. Kinet. Catal. 2017. V. 58. N 2. P. 133–139. DOI: 10.1134/S0023158417020124.
Islamova R.M., Puzin Yu.I., Yumagulova R.Kh., Fatykhov A.A., Parfenova L.V., Dgemilev U.M., Monakov Yu.B. Effect of dicyclopentadiene- and diindenezirconocene dichlorides on free-radical polymerization of methyl methacrylate. J. Polym. Sci. Part A.: Polym. Chem. 2006. V. 48. N 7. Р. 712-716. DOI: 10.1134/S0965545X06070078.
Bochmann M. Cationic group 4 metallocene complexes and their role in polymerization catalysis: the chemistry of well defined ziegler catalyst. J. Chem. Soc. Dalton Trans. 1996. N 3. P.255-270. DOI: 10.1039/DT9960000255.
Kraikin V.A., Ionova I.A., Puzin Y.I., Yumagulova R.Kh., Monakov Yu.B. The effect of ferrocene additives on the molecular mass and thermal stability of polymethylmethacrylate. Polymer Sci. Ser. A. 2000. V. 42. N 9. P. 1042-1045.
Agareva N.A., Ivanov V.F., Aleksandrov A.P., Bityurin N.M., Smirnova L.A. Free-radical polymerization of methyl methacrylate in the presence of high ferrocene concentrations. J. Polym. Sci. Part A.: Polym. Chem. 2004. V. 46. N 2. P. 105-113.
Weissberger A., Proskauer E., Riddick J., Toops E. Organic Sol-vents. M.: Izd. Inostr. lit. 1958. 520 p. (in Russian).
Grishin D.F., Grishin I.D. Iron-based catalytic systems in atom-transfer controlled-radical-polymerization processes. J. Polym. Sci. Part C.: Polym. Chem. 2015. V. 57. N 1. P. 32-64. DOI: 10.1134/S1811238215010038.
Puzin Y.I., Yumagulova R.K., Kraikin V.A. Radical polymerization of methyl methacrylate and styrene in the presence of ferrocene. Eur. Polymer J. 2001. V. 37. N 9. P. 1801-1802. DOI: 10.1016/S0014-3057(01)00038-6.
Sigaeva N.N., Kolesov S.V., Prokudina E.M., Nikonchuk E.Yu., Monakov Yu.B. Kinetic inhomogeneity in the radical polymerization of styrene in the presence of the benzoyl peroxide-metallocene system. Doklady Chem. 2002. V. 386. N 4-6. P. 285-288. DOI: 10.1023/A:1020795425144.
Kolesov S.V., Sigaeva N.N., Abdulgalimova A.U., Prokudina E.M., Spivak S.I., Monakov Yu.B. Polymerization of styrene in the presence of metallocene initiating systems. Vestn. Bashkir. Un-ta. 2005. N 4. P. 30-34 (in Russian).
Puzin Yu.I., Prokudina E.M., Yumagulova R.Kh., Muslukhov R.R., Kolesov S.V. Stereospecific radical polymerization of methyl methacrylate in the presence of titanocene dichloride. Doklady Chem. 2002. V. 386. N 1-3. P. 211-213. DOI: 10.1023/A:1020343820445.
Rodrigyes-Delgado A., Mariott W.L., Chen E.Y.-X. Living and syndioselective polymerization of methacrylates by constrained geometry titanium alkyl and enolate complexes. Macromolecules. 2004. V. 37. N 9. P. 3092-3100. DOI: 10.1021/ma049774g.
Grishin D.F., Ignatov S.K., Razuvaev A.G., Shchepalov A.A. Mechanism of the controlled radical polymerization of styrene and methyl methacrylate in the presence of dicyclopentadienyltitanium dicholide. Appl. Organometal. Chem. 2004. V. 18. N 6. P. 271-276.
Kotani, Y., Kamigaito M., Sawamoto M. Living radical polymerization of styrene by half-metallocene iron carbonyl complexes. Macromolecules. 2000. V. 33. P. 3543-3549. DOI: 0.1021/ma991990f.
