21.18 : Polimeryzacja przez metatezę olefin: przegląd

Ostatnio rozwój polimeryzacji przez metatezę olefin rozwinął dziedzinę syntezy polimerów. Mówiąc najprościej, reorganizacja podstawników przy ich podwójnych wiązaniach między dwiema olefinami w obecności katalizatora jest znana jako reakcja metatezy olefin. Zastosowanie reakcji metatezy do syntezy polimerów nazywa się polimeryzacją metatezy olefin.

Katalizator Grubbsa na bazie rutenu jest najczęściej stosowanym katalizatorem w polimeryzacji poprzez metatezę olefin. Katalizator Grubbsa składa się z podwójnego wiązania węgiel-metal, znanego również jako karben.

Reakcja metatezy olefin przebiega według odwracalnego mechanizmu, jak pokazano na rysunku poniżej:

Ogólny mechanizm obejmuje reakcję katalizatora Grubbsa z alkenem w cykloaddycji [2+2], w wyniku czego otrzymuje się czteroczłonowy metalocyklobutan, związek pośredni, który natychmiast ulega reakcji otwarcia pierścienia w odwrotny sposób, zwracając materiał wyjściowy lub rozbijając różne wiązania z wytworzeniem innego karbenu lub katalizatora i innego produktu alkenowego.

Nowy katalizator ulega cykloaddycji [2+2] z drugim alkenem, tworząc nowy metalacyklobutan, dając produkt metatezy i nowy kompleks karbenowy. Ten nowy kompleks karbenów jest wówczas gotowy do ataku na inną cząsteczkę materiału wyjściowego i cykl się powtarza.

Istnieje kilka sposobów metatezy olefin w syntezie polimerów. Jednak najczęściej stosowane w polimeryzacji są polimeryzacja przez metatezę z otwarciem pierścienia (ROMP) i acykliczna metateza dienu (ADMET). ROMP jest reakcją polimeryzacji addycyjnej ze wzrostem łańcucha, podczas gdy ADMET jest reakcją polimeryzacji ze stopniowym wzrostem i kondensacją.