Katalysatorer for isotaktiske polære polypropylener

Polypropylen (PP) er en af ​​de mest anvendte plastmaterialer i verden. Ved at kontrollere den rumlige orientering af propylen -byggestenene og yderligere polære komponenter, det burde være muligt at skabe en ny generation af attraktive, konstrueret, specialplast, med forbedret befugtning eller forbedret nedbrydelighed, baseret på PP. I journalen Angewandte Chemie , Japanske forskere har introduceret grundlaget for en ny klasse af palladiumkatalysatorer til sådanne polymerisationer.

PP's egenskaber afhænger i høj grad af de enkelte monomeres rumlige orientering, når de tilføjes til den voksende kæde (takticitet). I ataktisk PP (aPP) er orienteringen tilfældig. I syndiotaktisk PP (sPP) er CH ₃ –Sidegrupper på monomeren peger skiftevis mod de to sider af polymerryggen. Den mest eftertragtede version-isotaktisk PP (iPP), hvor alle sidegrupperne peger samme vej-har særligt fordelagtige mekaniske egenskaber. Indarbejdelse af yderligere funktionelle, polære monomerer til iPP er et vigtigt skridt i retning af udviklingen af ​​ny plast.

Denne type copolymerisering er stærkt begrænset med konventionelle Ziegler -Natta- og metallocenkatalysatorer, fordi typiske polare monomerer først skal 'maskeres'. Det betyder, at de skal være knyttet til særlige beskyttelsesgrupper. Med nikkel- og palladiumkatalysatorer, det er muligt at opnå dette umaskerede, men med betydelige tab i isotakticitet. Der har været en vis succes med særlige nikkel- og palladiumphosphinkomplekser (en type fosforholdig organisk forbindelse), selvom syntesen af ​​disse katalysatorer er vanskelig og tidskrævende.

Forskere, der arbejder med Kyoko Nozaki ved University of Tokyo, har nu udviklet en ny tilgang, der gør det lettere at producere mere egnede katalysatorer meget lettere. Den rumlige orientering af propylenmonomerer under polymerisation påvirkes af den særlige rumlige struktur (stereogenicitet) ved visse carbonatomer i de organiske mentholsubstituenter på phosphinen. Forskerne ønskede at udvikle fosfinforbindelser, der har den nødvendige stereogenicitet ved fosforatomet.

For at undgå de kedelige syntetiske udfordringer, der til dato står over for, de udviklede betydeligt hurtigere syntetiske protokoller ved hjælp af opbevarbare, modulære byggesten og phosphinitter (en klasse af organiske forbindelser, der indeholder fosfor og ilt). Dette muliggjorde hurtig og let syntese af mange forskellige phosphiner og deres tilsvarende palladiumkomplekser. En hurtig screeningsproces gav med succes egnede katalysatorkandidater.

På denne måde, forskerne fandt katalysatorer, der polymeriserer propylen med polære monomerer til dannelse af copolymerer med særlig høj isotakticitet - et materiale, de kaldte isotaktisk polær polypropylen (iPPP).