Name: a simple and efficient protocol for the catalytic insertion polymerization of functional norbornenes
Uploaded: 2017-02-27T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Simple and Efficient Protocol for the Catalytic Insertion Polymerization of Functional Norbornenes at JoVE.com

The authors acknowledge funding from Fonds de Recherche du Qu&#233;bec - Nature et Technologies, from Conseil Recherches en Sciences Naturelles et G&#233;nie (program INNOV) and PrimaQu&#233;bec.

1. Bereiding van poly (5-norborneen-2-carbonzuur), PNBE (CO 2 H) <ol><li> Bereiding van het monomeer NBE (CO 2 H) <ol><li> Weeg acrylzuur (AA) (327 g, 4,5 mol, 2 eq.) En hydrochinon (4,9 g, 4,5 x 10 -2 mol, 0,02 eq.) En toevoegen aan een 2 L rondbodem kolf uitgerust met een koeler en een magnetische roerstaaf. De kolf bij 150 ° C met een silicone oliebad. </li><li> Zodra reflux wordt afgewikkeld, voeg DCPD (300 g, 2,3 mol, 1 eq.) In één portie en verhoog de temperat...

<ol>
	<li>Gaylord, N. G., Mandal, B. M., Martan, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Peroxide-induced+polymerization+of+norbornene.">Peroxide-induced polymerization of norbornene.</a> J. Polym. Science, Polym. Lett. Ed. 14 (9), 555-559 (1976).</li><li>Janiak, C., Lassahn, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+vinyl+homopolymerization+of+norbornene.">The vinyl homopolymerization of norbornene.</a> Macromol. Rapid Comm. 22 (7), 479-493 (2001).</li><li>Bielawski, C. W., Grubbs, R. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Living+ring-opening+metathesis+polymerization.">Living ring-opening metathesis polymerization.</a> Prog. Polym. Sci. 32 (1), 1-29 (2007).</li><li>Blank, F., Janiak, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Metal+catalysts+for+the+vinyl/addition+polymerization+of+norbornene.">Metal catalysts for the vinyl/addition polymerization of norbornene.</a> Coord. Chem. Rev. 253 (7-8), 827-861 (2009).</li><li>Kaminsky, W., Boggioni, L., Tritto, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cycloolefin+polymerization.">Cycloolefin polymerization.</a> Polymer Science: A Comprehensive Reference, 10 Volume Set. 3, 843-873 (2012).</li><li>Boggioni, L., Tritto, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=State+of+the+art+of+cyclic+olefin+polymers.">State of the art of cyclic olefin polymers.</a> MRS Bull. 38 (3), 245-251 (2013).</li><li>Goodall, B., Rieger, B., Baugh, L., Kacker, S., Striegler, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cycloaliphatic+polymers+via+late+transition+metal+catalysis.">Cycloaliphatic polymers via late transition metal catalysis.</a> Late Transition Metal Polymerization Catalysis. , 101-154 (2003).</li><li>Zhou, W., He, X., Chen, Y., Chen, M., Shi, L., Wu, Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vinyl-addition+copolymerization+of+norbornene+and+polar+norbornene+derivatives+using+novel+bis(&#946;-ketoamino)Ni(II)/B(C6F5)3/AlEt3+catalytic+systems.">Vinyl-addition copolymerization of norbornene and polar norbornene derivatives using novel bis(&#946;-ketoamino)Ni(II)/B(C6F5)3/AlEt3 catalytic systems.</a> J. Appl. Polym. Sci. 120 (4), 2008-2016 (2011).</li><li>M&#252;ller, K., Jung, Y., Yoon, D. Y., Agarwal, S., Greiner, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vinyl-type+polymerization+of+alkylester-substituted+norbornenes+without+endo/exo+separation.">Vinyl-type polymerization of alkylester-substituted norbornenes without endo/exo separation.</a> Macromol. Chem. Phys. 211 (14), 1595-1601 (2010).</li><li>Boffa, L. S., Novak, B. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Copolymerization+of+polar+monomers+with+olefins+using+transition-metal+complexes.">Copolymerization of polar monomers with olefins using transition-metal complexes.</a> Chem. Rev. 100 (4), 1479-1494 (2000).</li><li>Funk, J. K., Andes, C. E., Sen, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Addition+Polymerization+of+Functionalized+Norbornenes:+The+Effect+of+Size+Stereochemistry,+and+Coordinating+Ability+of+the+Substituent.">Addition Polymerization of Functionalized Norbornenes: The Effect of Size Stereochemistry, and Coordinating Ability of the Substituent.</a> Organometallics. 23 (8), 1680-1683 (2004).</li><li>Hennis, A. D., Polley, J. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel,+efficient,+palladium-based+system+for+the+polymerization+of+norbornene+derivatives:+Scope+and+mechanism.">Novel, efficient, palladium-based system for the polymerization of norbornene derivatives: Scope and mechanism.</a> Organometallics. 20 (13), 2802-2812 (2001).</li><li>Commarieu, B., Claverie, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bypassing+the+lack+of+reactivity+of+endo-substituted+norbornenes+with+the+catalytic+rectification-insertion+mechanism.">Bypassing the lack of reactivity of endo-substituted norbornenes with the catalytic rectification-insertion mechanism.</a> Chem. Sci. 6 (4), 2172-2182 (2015).</li><li>Commarieu, B., Potier, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrahigh+Tg+epoxy+thermosets+based+on+insertion+polynorbornenes.">Ultrahigh Tg epoxy thermosets based on insertion polynorbornenes.</a> Macromoecules. 49 (3), 920-925 (2016).</li><li>Pirrung, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Synthetic Organic Chemist's Companion. , (2007).</li><li>Kanao, M., Otake, A., Tsuchiya, K., Ogino, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stereo-selective+synthesis+of+5-norbornene-2-exo-carboxylic+acid-Rapid+isomerization+and+kinetically+selective+hydrolysis.">Stereo-selective synthesis of 5-norbornene-2-exo-carboxylic acid-Rapid isomerization and kinetically selective hydrolysis.</a> Int. J. Org. Chem. 2 (1), 26-30 (2012).</li><li>Huertas, D., Florscher, M., Dragojlovic, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Solvent-free+Diels-Alder+reactions+of+in+situ+generated+cyclopentadiene.">Solvent-free Diels-Alder reactions of in situ generated cyclopentadiene.</a> Green Chem. 11 (1), 91-95 (2009).</li><li>Pierre, F., Commarieu, B., Tavares, A. C., Claverie, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+Tg+sulfonated+insertion+polynorbornene+ionomers+prepared+by+catalytic+insertion+polymerization.">High Tg sulfonated insertion polynorbornene ionomers prepared by catalytic insertion polymerization.</a> Polymer. 86, 91-97 (2016).</li><li>Woo, H. G., Li, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Advanced functional materials, Chapter 1.6.8,30. 1, (2011).</li><li>Kim, D. -. G., Bell, A., Register, R. a. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Living+vinyl+addition+polymerization+of+substituted+norbornenes+by+a+t-Bu3P-Ligated+Methylpalladium+Complex.">Living vinyl addition polymerization of substituted norbornenes by a t-Bu3P-Ligated Methylpalladium Complex.</a> ACS Macro Letters. 4 (3), 327-330 (2015).</li><li>Seung, H., S, A., Baek, K., Sang, S., Intech, S. i. l. a. g. u. i. ,. M. .. A. .. ,. e. d. .. ,. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low+Dielectric+Materials+for+Microelectronics.">Low Dielectric Materials for Microelectronics.</a> Dielectric Material. , 59-76 (2012).</li></ol>

De hier voorgestelde methode is eenvoudig en gemakkelijk vatbaar voor opschaling. Alle chemicaliën kunnen worden gebruikt zoals ontvangen zonder zuivering. Merk op dat het uitvoeren van de reactie bij een lagere schaal (bijv schalen ≤1 g) meestal levert lagere opbrengsten als gevolg van een onvermijdelijke verlies van materiaal tijdens de behandeling en de collectie. De katalysatoren worden in situ gevormd na de reactie van commerciële Pd verbindingen met kationisch mak...

Norborneen, NBE, de Diels-Alder adduct van etheen en cyclopentadieen (verkregen door &quot;kraken&quot; van dicyclopentadieen (DCPD)), wordt gemakkelijk gepolymeriseerd met behulp van vrije-radicaalpolymerisatie, 1 kationische polymerisatie, 2 ringopening metathese polymerisatie 3 en katalytische insertie polymerisatie. 4, 5, 6, 7 In tegenstelling tot de andere mechanismen, de katalytische polymerisatie insertie leidt tot de vorming van een zeer hoge glasovergangstemperatuur (Tg) polymeer waarbij de bicyclische ruggengraat van NBE behouden. Verschillende katalysatoren zoals metalloceen katalysatoren en late overgangsmetaal katalysatoren kunnen worden gebruikt voor de polymerisatie van NBE bevorderen. 4, 5, 6, Tg polymeer, de PNBE homopolymeer is, voor zover wij weten, nooit gevonden elk gebruik. Functionele polynorbornenen (PNBEs) hebben het voorwerp van aanzienlijke onderzoek voor de laatste 20 jaar, omdat ze combineren de hoge Tg bijgebracht door de bicyclische rigide repeterende eenheid evenals wenselijke eigenschappen begiftigd door hun functionaliteiten. 8, 9, 10 NBE monomeren verkregen uit vrij eenvoudige en goedkope grondstoffen, onder toepassing van een één-stap Diels-Alder-reactie tussen cyclopentadieen en een gefunctionaliseerd dienofiel. De Diels-Alder-reactie leidt tot twee stereoisomeren, endo- en exo, die zeer verschillende reactiviteiten hebben. 11, 12 in feite de endo stereoisomeer is minder reactief dan exo vorm en deactiveert de katalysator. 11, 12 derhalve in het verleden, de bereiding van functionele polynorbornenen gewoonlijk vereist de scheiding van de endo- en exo stereoisomeren, en alleen de exo stereoisomeer gebruikt. Een dergelijke scheidingswerkwijze was tijdrovend, en leidde tot de accumulatie van ongereageerde endo stereoisomeren als ongewenst afval. Onlangs hebben we aangetoond dat de polymerisatie van de gefunctionaliseerde NBEs die zowel stereoisomeren in feite haalbaar. 13 We hebben dus in staat om een verscheidenheid van gesubstitueerde PNBEs bereiden, die functionele groepen zoals esters, anhydriden, aldehyden, imiden en alkoholen dubbele bindingen zijn. Vanwege hun hoge Tg en functionaliteit kunnen deze polymeren vertonen wenselijke eigenschappen. We beschrijven hier twee methoden om functionele polymeren te bereiden. Het eerste leidt totde synthese van het in water oplosbare polymeer poly (5-norborneen-2-carbonzuur), PNBE (CO 2 H), onder toepassing van een kationische Pd-katalysator (figuur 1). 13, 14 Dezelfde polymerisatiewerkwijze kan worden gebruikt om functionele PNBEs diverse hanger functionaliteiten, zoals esters, alcoholen, imiden, broom-alkylen, aldehyden en anhydriden bereid. In onze handen, kan deze kationische Pd katalysator niet worden gebruikt NBEs dat aanhangende dubbele bindingen zoals 5-vinyl-2-norborneen. In dit geval, een gedeeltelijke insertie van de hanger dubbele binding tijdens de polymerisatie leidt tot de vorming van een verknoopt materiaal. Daarom presenteren we hier een tweede werkwijze gewijd aan de vorming van poly (5-vinyl-2-norborneen), PNBE (vinyl), middels Pd2 (dba) 3: AgSbF 6: PPh3 als katalysator in situ. 14 De vinylzijgroepen van het polymeer worden verder geëpoxideerde, leiden tot the vorming van PNBE (epoxy) (figuur 1). Zowel PNBE (CO 2 H) en PNBE (epoxy) gevonden te leiden tot de vorming van thermohardende harsen met een Tg zo hoog als 350 ° C. 14 Zo is de eenvoudige hier beschreven methode maakt het mogelijk om efficiënt polymeren te bereiden met een hoge Tg en een verscheidenheid aan functionele groepen, die kunnen worden gebruikt voor talrijke toepassingen. <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/54552/54552fig1.jpg" /> Figuur 1: Functionele PNBEs bereid door Pd gekatalyseerde polymerisatie. (A) de voorbereiding van PNBE (CO 2 H), (B) de voorbereiding van PNBE (vinyl) en PNBE (epoxy). De gestippelde band geeft een mengsel van endo en exo-isomeren. <a href="http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/54552/54552fig1large.jpg" target="_blank">Klik hier om een grotere versie van deze fi bekijken</a>guur.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="945">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">acrylic acid</td>
			<td style="width:241px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:135px;">147230</td>
			<td style="width:299px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">hydroquinone</td>
			<td style="width:241px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>H9003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">dicyclopendadiene</td>
			<td style="width:241px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td align="left">454338</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">palladium allyl dichloride dimer</td>
			<td style="width:241px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>222380</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">silver hexfluoro antimonate</td>
			<td style="width:241px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:135px;">227730</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">liquid nitrogen</td>
			<td style="width:241px;">Local Facility</td>
			<td style="width:135px;">NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">ethyl acetate</td>
			<td style="width:241px;">Fischer Scientific</td>
			<td>E14520</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">5-vinyl-2-norbornene</td>
			<td style="width:241px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:135px;">148679</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">toluene</td>
			<td style="width:241px;">Fischer Scientific</td>
			<td>T290-4</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">palladium dba</td>
			<td style="width:241px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:135px;">227994</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">triphenyl phosphine</td>
			<td style="width:241px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:135px;">93090</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">silica gel 40-63 microns</td>
			<td style="width:241px;">Silicycle</td>
			<td style="width:135px;">Siliaflash</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">methanol</td>
			<td style="width:241px;">Fischer Scientific</td>
			<td>BPA412-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">dichloromethane</td>
			<td style="width:241px;">EMD Millipore</td>
			<td>DX08311</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">formic acid</td>
			<td style="width:241px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:135px;">F0507</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">acetic acid</td>
			<td style="width:241px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td>320099</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="25">
			<td height="25" style="height:25px;width:271px;">hydrogen peroxide solution</td>
			<td style="width:241px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:135px;">216763</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:271px;">acetone</td>
			<td style="width:241px;">Fischer Scientific</td>
			<td>A18-200</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a simple and efficient protocol for the catalytic insertion polymerization of functional norbornenes

Norborneen kunnen worden gepolymeriseerd door een verscheidenheid van mechanismen, waaronder insertie polymerisatie waarbij een dubbele binding is gepolymeriseerd en bicyclische aard van het monomeer behouden. Het verkregen polymeer, polynorborneen, een hoge glasovergangstemperatuur, Tg, en interessante optische en elektrische eigenschappen. Echter, de polymerisatie van functionele norbornenen door dit mechanisme gecompliceerd door het feit dat de endo gesubstitueerd norborneen monomeer in het algemeen een zeer lage reactiviteit. Bovendien is de scheiding van de endo gesubstitueerde monomeer uit de exo monomeer een vervelende taak. Hier presenteren we een eenvoudig protocol voor de polymerisatie van gesubstitueerde norbornenen (endo: exo ca. 80:20) waarop hetzij een carbonzuur of een aanhangende dubbele binding. De werkwijze vereist niet dat beide isomeren worden gescheiden, en gaat met lage katalysatorbeladingen (0,01-0,02 mol%). Het polymeer dragende Pendmier dubbele bindingen kan verder worden omgezet in een hoge opbrengst, een polymeer lager hanger epoxygroepen veroorloven. Deze eenvoudige procedures kunnen worden toegepast op polynorbornenen bereiden met verschillende functionele groepen, zoals esters, alcoholen, imiden, dubbele bindingen, carbonzuren, broom-alkylen, aldehyden en anhydriden.

De NBE monomeren worden bereid door eenvoudige Diels-Alder-reactie van DCPD en een geschikte diënofiel, bijvoorbeeld acrylzuur (AA). Normaal gesproken DCPD wordt gekraakt om cyclopentadieen (CPD) te leveren voor de reactie. 17 vers gekraakt CPD is dan bezig met de Diels-Alder reactie. In dit protocol, zowel kraken en Diels-Alder stappen gelijktijdig worden uitgevoerd, in een een-pot reactie. Dus zodra CPD wordt gevormd, reageert het met AA tot 5-norborneen-2-carb...

Watch this Scientific Journal Video about A Simple and Efficient Protocol for the Catalytic Insertion Polymerization of Functional Norbornenes at JoVE.com

A Simple and Efficient Protocol for the Catalytic Insertion Polymerization of Functional Norbornenes

We describe the catalytic insertion polymerization of 5-norbornene-2-carboxylic acid and 5-vinyl-2-norbornene to form functional polymers with a very high glass transition temperature.

Een eenvoudige en efficiënte Protocol voor de katalytische Insertion polymerisatie van Functional norbornenen

Norbornene can be polymerized by a variety of mechanisms, including insertion polymerization whereby the double bond is polymerized and the bicyclic ...

The overall goal of this synthetic procedure is to prepare functional insertion polynorbornenes, which are highly functional polymers with a very high glass transition temperature. The main advantage of this technique is that it's possible to access high performance polymers bearing highly reactive functional groups such as epoxy groups or acid groups via a simple experimental protocol. Generally, researchers that are new to catalytic polymer synthesis will struggle because the synthesis must be performed using very high standards of purity, but here, in the process we're going to describe, the synthesis can be performed easily with no special purification step.Demonstrating part of the procedure will be Moubarak Compaore, a graduate student in the Claverie laboratory. To begin this procedure, set up a one liter round bottom flask with a condenser and stir bar. Add 327 grams of acrylic acid and 4.9 grams of hydroquinone to the flask.Then use a heating block to heat the mixture to 150 degrees Celsius. Once the refluxing has settled, add 300 grams of DCPD. Then increase the temperature to 170 degrees Celsius for 16 hours.The solution color will change from clear to yellow-brown. Using a Pasteur pipette, extract a sample. Analyze by proton NMR, using deuterated chloroform as the solvent.Next, remove the condenser from the round bottom flask. Replace it with a simple distillation setup connected to a condenser circulating cold water. Place the reaction setup under vacuum and set the pressure to one millimeter mercury.Then heat to 100 degrees Celsius for approximately one hour. Collect and discard the clear liquid that boils off. Replace the collection flask with a 250 milliliter round bottom flask.Heat to 155 degrees Celsius for seven hours to distill the NBE carboxylic acid. Analyze the distilled liquid by proton NMR to determine the purity and endo to exo proportions. Then add 300 grams of NBE carboxylic acid to a 500 milliliter round bottom flask equipped with a magnetic stir bar.Degas the NBE carboxylic acid by bubbling nitrogen for 40 minutes using a slow stirring rate for the stir bar. Add 76 milligrams of allylpalladium(II)chloride dimer. Then add 180 milligrams of silver antimonate.Increase the stirring rate and heat the solution to 70 degrees Celsius under a slight nitrogen flux for 36 hours. Next, cool the flask with liquid nitrogen. Using a spatula, break the polymer into small pieces.Add 750 milliliters of ethyl acetate to a two liter beaker equipped with a magnetic stir bar. Then add the polymer chunks under vigorous stirring. Allow the solution to continue stirring for two hours.After stirring is complete, filter the solution using a Buchner funnel equipped with filter paper. Wash the polymer with 500 milliliters of ethyl acetate three times, then dry the polymer in a vacuum oven at 50 degrees Celsius for 12 hours. Separately degas 100 grams of toluene and 100 grams of NBE(vinyl)by bubbling with nitrogen gas for 30 minutes.After that, place both in the glove box. In the glove box, add the toluene into a 250 milliliter round bottom flask. Next, successively add 76 milligrams of PD2(DBA)3, 68 milligrams of silver antimonite and 43 milligrams of triphenylphosphine to the toluene solution.Then add the degassed NBE(vinyl)and stir at 70 degrees Celsius for 72 hours. Once stirring is complete, remove the solution from the glove box and transfer it into a one liter glass bottle equipped with a magnetic stir bar. Add 200 milliliters of fresh toluene and stir.Then add 10 grams of silica powder and continue stirring at room temperature for 16 hours. After stirring is complete, let the solution settle for two hours to allow the silica particles to sedimentate. Filter the settled solution through a Buchner funnel equipped with filter paper.Rinse the silica particles with fresh toluene and filter it through the Buchner funnel. Next, add 1.2 liters of methanol to a fresh four liter beaker equipped with a magnetic stir bar. Gradually add this solution of toluene and polymer to the beaker under vigorous stirring.Continue stirring for 30 minutes. After stirring is complete, filter the polymer using a Buchner funnel and filter paper. Wash the polymer with 400 milliliters of methanol three times.Analyze the polymer purity by proton NMR to determine if the residual monomer is present. If so, perform one additional wash with methanol. After washing is complete, dry the PNBE(vinyl)under vacuum at room temperature overnight.Add 150 grams of dichloromethane to a 500 milliliter round bottom flask equipped with a magnetic stir bar and a condenser. Then add 15 grams of PNBE(vinyl)with stirring. Once the polymer has completely dissolved, place the flask in an ice bath to cool for 15 minutes.In a fresh beaker, mix 30 grams of formic acid and five grams of acetic acid. Add this acid solution to the flask and let it cool for 15 minutes. Next, add 75 grams of a 30%aqueous solution of hydrogen peroxide and stir the solution for 18 hours.After this, remove a small sample. Precipitate the polymer with acetone and analyze with proton NMR as outlined in the text protocol. If the signal for the double bond has not decreased sufficiently, continue stirring the reaction, analyzing by proton NMR hourly.Once the signal for the double bond has decreased sufficiently, add 750 milliliters of acetone to a fresh four liter beaker equipped with a magnetic stir bar. Gradually add the polymer solution under vigorous stirring. Let the solution continue to stir for 15 minutes.After that, filter the polymer using a Buchner funnel and filter paper. Wash the polymer with 200 milliliters of acetone four times. Finally, dry the polymer under vacuum at room temperature overnight.In this procedure, polymers are obtained by catalyzed polymerization and collected in the form of dry powders. Representative results for the proton NMR analysis of the polymers can be seen here. This analysis confirms the epoxidation of PNBE(vinyl)The decreasing ratio between the integrals of the vinyl group and the other protons in the PNBE(epoxy)spectrum proves the efficacy of this epoxidation procedure, with 97%of PNBE(vinyl)being converted to PNBE(epoxy)FTIR spectroscopy is also used to confirm the outcome of the epoxidation reaction.This is seen by the apparition of a characteristic peak at 875 inverse centimeters and the disappearance of the 904 inverse centimeter and 992 inverse centimeter peaks, which are observed in the PNBE(vinyl)polymer. So once mastered, an ordinary scale of either polymer, be it polynorbornene epoxy or polynorbornene acid, can be prepared in less than a week with minimal manipulation time.

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Chemistry

Biochemistry

SCIENTISTS IN ACTION

A Simple and Rapid Protocol for Measuring Neutral Lipids in Algal Cells Using Fluorescence

Een eenvoudige en snelle protocol voor het meten van neutrale lipiden in algencellen met behulp van fluorescentie

Algae are considered excellent candidates for renewable fuel sources due to their natural lipid storage capabilities. Robust monitoring of algal ...

Synthesis and Catalytic Performance of Gold Intercalated in the Walls of Mesoporous Silica

Synthese en katalytische prestaties van Gold tussengevoegd in de muren van mesoporeus siliciumdioxide-

As a promising catalytically active nano reactor, gold nanoparticles intercalated in mesoporous silica (GMS) were successfully synthesized and properties ...

Facile and Efficient Preparation of Tri-component Fluorescent Glycopolymers via RAFT-controlled Polymerization

Facile en efficiënte voorbereiding van Tri-component Fluorescent Glycopolymers via-VLOT gecontroleerde polymerisatie

Synthetic glycopolymers are instrumental and versatile tools used in various biochemical and biomedical research fields. An example of a facile and ...

Ethylene Polymerizations Using Parallel Pressure Reactors and a Kinetic Analysis of Chain Transfer Polymerization

Etheenpolymerisaties gebruik van parallelle drukreactoren en een kinetische analyse Chain Transfer Polymerisatie

We demonstrate a method for high-throughput catalyst screening using a parallel pressure reactor starting from the initial synthesis of a nickel ...

A Protocol for the Production of Gliadin-cyanoacrylate Nanoparticles for Hydrophilic Coating

Een protocol voor de productie van Gliadin-cyanoacrylaat nanopartikels voor hydrofiele coating

This article presents a protocol for the production of protein-based nanoparticles that changes the hydrophobic surface to hydrophilic by a simple spray ...

Facile Synthesis of Worm-like Micelles by Visible Light Mediated Dispersion Polymerization Using Photoredox Catalyst

Facile Synthese van Worm-micellen door het zichtbare licht Mediated Dispersion polymerisatie onder toepassing van Photoredox Catalyst

Presented herein is a protocol for the facile synthesis of worm-like micelles by visible light mediated dispersion polymerization. This approach begins ...

An Optimized Protocol for the Efficient Radiolabeling of Gold Nanoparticles by Using a 125I-labeled Azide Prosthetic Group

An Optimized Protocol for the Efficient Radiolabeling of Gold Nanoparticles by Using a 125I-labeled Azide Prosthetic Group

Een geoptimaliseerde protocol voor de efficiënte Radioactief merken van Gold Nanodeeltjes met behulp van een<sup&gt; 125</sup&gt;-Gemerkte azide prosthetische groep

Here, we demonstrate a detailed protocol for the radiosynthesis of a 125I-labeled azide prosthetic group and its application to the efficient ...

Palladium N-Heterocyclic Carbene Complexes: Synthesis from Benzimidazolium Salts and Catalytic Activity in Carbon-carbon Bond-forming Reactions

Palladium N-Heterocyclic Carbene Complexes: Synthesis from Benzimidazolium Salts and Catalytic Activity in Carbon-carbon Bond-forming Reactions

Palladium<em&gt; N</em&gt; -Heterocyclische Carbeencomplexen: Synthese van Benzimidazolium Zouten en Katalytische Activiteit in Koolstof-koolstof Bondvormende Reacties

Detailed and generalized protocols are presented for the synthesis and subsequent purification of four palladium N-heterocyclic carbene complexes from ...

Chemical Precipitation Method for the Synthesis of Nb2O5 Modified Bulk Nickel Catalysts with High Specific Surface Area

Chemical Precipitation Method for the Synthesis of Nb2O5 Modified Bulk Nickel Catalysts with High Specific Surface Area

Chemische neerslag methode voor de synthese van Nb2O5 bewerkt Bulk nikkel katalysatoren met hoge specifieke oppervlakte

We demonstrate a method for the synthesis of NixNb1-xO catalysts with sponge-like and fold-like nanostructures. By varying the Nb:Ni ratio, a series of ...

Fabrication and Testing of Catalytic Aerogels Prepared Via Rapid Supercritical Extraction

Fabricage en beproeving van katalytische Aerogels bereid Via snelle superkritische extractie

Protocols for preparing and testing catalytic aerogels by incorporating metal species into silica and alumina aerogel platforms are presented. Three ...