Silikoner opnået ved lave temperaturer ved hjælp af luft

Russiske forskere har udviklet en ny metode til syntetisering af para-carboxyplenylsiloxaner, en unik klasse af organosiliciumforbindelser. De resulterende forbindelser er lovende for at skabe selvhelbredelse, elektrisk ledende, varme- og frostbestandige silikoner.

Organosiliciumforbindelser, især materialer baseret på silikoner, er blandt de mest efterspurgte produkter. Evnen til at modstå utrolig termisk og mekanisk belastning gør det muligt at bruge silikoner til tætning og beskyttelse af mange genstande i fly- og raketkonstruktion. Silikones styrke og holdbarhed egner dem til applikationer inden for medicin, fødevareindustri, og på mange andre områder af menneskelivet.

Selvom mange silikone materialer allerede er blevet oprettet, og deres anvendelsesområder er fundet, forskere mener, at deres anvendelighedspotentiale ikke er blevet fuldt ud realiseret. Dette skyldes et af de centrale problemer i den moderne kemi af silikoner, nemlig, syntesen af ​​organosiliciumprodukter med et "polært" (-C (O) OH, -OH, -NH ₂ , etc.) funktionel gruppe i en organisk substituent. En sådan del tillader let introduktion af andre substituenter, og evnen til at tune forbindelsen til at frastøde vand eller til at danne stabile vandige emulsioner, og at bibringe andre "super-kapaciteter" til et materiale. Dette åbner ganske unikke muligheder for efterfølgende modifikation af disse forbindelser for at syntetisere nye copolymerer, selvhelende og ledende materialer, og forbindelser til opbevaring og levering af lægemidler og brændstoffer. Bare en lille ændring af en forbindelse ville også give en mulighed for at løse problemet med lav mekanisk styrke og uforenelighed mellem silikoner og polymerer, såsom polyestere og andre.

Med sjældne undtagelser, de klassiske metoder til syntetisering af silikoner (første monomerer, derefter polymerer) kan ikke realisere funktionelle organosiliconsubstrater. Som regel, disse metoder kan enten anvendes på et snævert område af substrater eller er tidskrævende, dyrt og involverer flere faser.

I de seneste år, der har været et stigende antal publikationer om oxidation og funktionalisering af organiske forbindelser, der involverer molekylært oxygen, dvs. en grøn, "enkel og tilgængelig oxidant. En række industrielt vigtige processer er allerede afhængige af denne tilgang. Imidlertid, trods alle fordele, disse processer har generelt lav selektivitet og kræver drastiske forhold (forhøjet temperatur, højt tryk, etc.).

Et team af forskere fra A.N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds fra det russiske videnskabsakademi (INEOS RAS), i samarbejde med kolleger fra Den Russiske Føderation, brugte en kombination af metalliske og organiske katalysatorer til at løse disse problemer. Reaktionsbetingelserne blev blødgjort, og der blev opnået høj processelektivitet. Reaktionen skete med involvering af molekylært oxygen i flydende fase og ved temperaturer lidt over stuetemperaturen, der henviser til, at mange industrielle processer udføres i gasfase under drastiske forhold. Metoden kan skaleres til gram mængder for at producere en påkrævet forbindelse.

"Dermed, vi foreslog en yderst effektiv metode baseret på aerob metal- og organokatalyseret oxidation af start-para-tolylsiloxaner til para-carboxyphenylsiloxaner. Denne tilgang er baseret på 'grøn, ' kommercielt tilgængelig, enkle og billige reagenser, og anvender milde reaktionsbetingelser, "siger Dr. Ashot Arzumanyan, lederen og en af ​​bidragyderne til denne undersøgelse, seniorforsker ved K.A. Andrianov laboratorium.

Desuden, det har vist sig, at den foreslåede metode kan anvendes til oxidation af organiske derivater (alkylarener) til de tilsvarende syrer og ketoner, samt hydridosilaner til silanoler (og/eller siloxanoler). Forskerne undersøgte også, om der kan opnås materialer på basis af para-carboxyphenylsiloxaner, herunder en analog af PET, som bruges i drikkeflasker, fibre til tøj og til tekniske anvendelser. "De forbindelser, som vi opnåede åbne udsigter for skabelse af selvhelbredelse, elektrisk ledende, varme- og frostbestandige og mekanisk stærke silikoner. De kan også tjene som grundlag for udvikling af nye hybridmaterialer, der kan finde anvendelse i katalyse, levering af medicin, brændstof opbevaring, og inden for andre videnskabelige områder, teknologi og medicin, "Noterer Ashot.