Соли органических кислот как восстановители в контролируемой радикальной полимеризации с переносом атома

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Для проведения радикальной полимеризации акрилонитрила предложены новые каталитические системы на основе комплексов бромида меди (II) с полидентатными азотсодержащими лигандами: трис-[(2-пиридил)метил]амином, трис-[(2-диметиламино)этил]амином и солей органических кислот (сегнетова соль, оксалат натрия, лактат натрия и пируват натрия), выступающих в качестве агентов, регенерирующих катализатор. Показано, что полимеризация акрилонитрила в присутствии указанных систем и галогенсодержащих инициаторов протекает по механизму с переносом атома, приводя к получению полимеров с заданными значениями молекулярной массы. Исследовано влияние природы восстанавливающего агента и инициатора на процесс полимеризации и степень контроля молекулярно-массовых характеристик полученных образцов. Установлено, что наиболее эффективными восстанавливающими агентами, позволяющими добиться высокой скорости полимеризации при сохранении контроля над процессом, являются сегнетова соль и оксалат натрия.

Full Text

Restricted Access

About the authors

И. Д. Гришин

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Author for correspondence.
Email: grishin_i@ichem.unn.ru
Russian Federation, 603950 Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23

О. С. Гуляева

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: grishin_i@ichem.unn.ru
Russian Federation, 603950 Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23

Ю. А. Кузнецова

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: grishin_i@ichem.unn.ru
Russian Federation, 603950 Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23

Е. И. Зуева

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: grishin_i@ichem.unn.ru
Russian Federation, 603950 Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23

Д. Ф. Гришин

Национальный исследовательский Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского

Email: grishin_i@ichem.unn.ru
Russian Federation, 603950 Нижний Новгород, пр. Гагарина, 23

References

  1. Nogaj A., Süling C., Schweizer M. // Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry. 2011. o10_o04.
  2. Brown K. R., Harrell T. M., Skrzypczak L., Scherschel A., Wu H. F., Li X. // Carbon. 2022. V. 196. P. 422.
  3. Jin X., Feng C., Creighton C., Hameed N., Parameswaranpillai J., Salim N.V. // Polym. Degr. Stab. 2021. V. 186. 109536.
  4. Maksimov N. M., Toms R. V., Balashov M. S., Gerval’d A. Yu., Prokopov N. I., Plutalova A. V., Kuzin M. S., Skvortsov I. Yu., Kulichikhin V. G., Chernikova E. V. //Polymer Science B. 2022. V. 64. № 5. P. 670.
  5. Pietrasik J., Dong H., Matyjaszewski K. // Macromolecules. 2006. V. 39. № 19. P. 6384.
  6. Kulich DM, Gaggar SK, Lowry V, Stepien R. Acrylonitrile–Butadiene–Styrene Рolymers. Encyclopedia of Рolymer Science and Technology. New York: Wiley, 2002.
  7. Dmitrieva E.S., Anokhina T.S., Novitsky E.G., Volkov V.V., Borisov I.L., Volkov A.V. // Polymers. 2022. V. 14. № 5. 980.
  8. Abounahia N.; Shahab A. A., Khan M. M., Qiblawey H., Zaidi S. J. // Membranes. 2023. V. 13. № 11. P. 87.
  9. Gupta A., Sharma V., Mishra P. K., Ekielski A. // Molecules. 2022. V. 27. № 24. P. 8689.
  10. Corrigan, N., Jung K., Moad G., Hawker C.J., Matyjaszewski K., Boyer C. // Progr. Polym. Sci. 2020. V. 111. P. 101311.
  11. Zhou Y.N., Li J.J., Wang T.T., Wu Y.Y., Luo Z.H. // Progr. Polym. Sci. 2022. V. 130. P. 101555.
  12. Grishin I. D. // Polymer Science С. 2022. V. 64. № 2. P. 82.
  13. Matyjaszewski K. // Chem. Mater. 2024. V. 36. P. 1775.
  14. Grishin D.F., Grishin I.D. // Успехи химии. 2021. Т.90. №. 2. С. 231.
  15. Grishin I. D., Zueva E. I., Pronina Yu. S., Gri shin D.F. // Catalysts. 2023. V. 13. P.444.
  16. Grishin I. D., Stakhi S. A., Kurochkina D. Yu., Grishin D. F. // J. Polym. Res. 2018. V. 25. P.261.
  17. Lamson M., Kopec´ M., Ding H., Zhong M., Matyjaszewski K. // J. Polym. Sci., Polym. Chem. 2016. V. 54. P. 1961.
  18. Ramua A., Rajendrakumar K. // Polym.Chem. 2020. V. 11. № 3. P. 687.
  19. Zaborniak I., Chmielarz P. // Eur. Polym. J. 2023. V. 183. P,111735.
  20. Jakubowski W., Min K., Matyjaszewski K. // Macromolecules. 2006. V. 39. № 1. P. 39.
  21. Гришин И. Д., Князева Н.А., Пенкаль А.М. // Изв. PАН. Сер. Хим. 2020. № 8. C. 1520.
  22. Dong H., Tang W., Matyjaszewski K. // Macromolecules. 2007. V. 40. № 9. P. 2974.
  23. Wang Z., Mahoney C., Yan J., Lu Z., Ferebee R., Luo D., Bockstaller M.R., Matyjaszewski K. // Langmuir. 2016. V. 32. № 49. P. 13207.
  24. Gemmer L, Niebuur B.-J., Dietz C., Rauber D., Plank M., Frieß F.V., Presser V., Stark R.W., Kraus T., Gallei M. // Polym. Chem. 2023. V. 14. № 42. P. 4825.
  25. Mendonça P.V., Ribeiro J.P.M., Abreu C.M.R., Guliashvili T., Serra A.C., Coelho J.F.J. // ACS Macro Lett. 2019. V. 8. № 3. P. 315.
  26. Ma J., Chen H., Zhang M., Wang C., Zhang Y., Qu R. // Mat. Sci. Eng C. 2012, V. 32 № 6. P. 1699.
  27. Lei L., Chen Y., Feng Z., Deng C., Xiao Y. // Inorg. Chim. Acta. 2021. V. 519. P.120282.
  28. Zhang C., Ling J., Wang Q. // Macromolecules. 2011. V. 44. № 22. P. 8739.
  29. Polymer Handbook / Ed. by J. Brandrup, E.H. Immergut, E.A. Crulue New York: Wiley, 1999.
  30. Szczepaniak G., Łagodzińska M., Dadashi-Silab S., Gorczyński A., Matyjaszewski K. // Chem. Sci. 2020. V. 11. № 33. P. 8809.
  31. Stakhi S. A., Grishin D. F., Grishin I.D. // J. Polym. Res. 2021. V. 28. P.457.
  32. Szczepaniak G., Fu L., Jafari H., Kapil K., Matyjaszewski K. // Accounts Chem. Res. 2021. V. 54. № 7. P. 1779.
  33. Saravanabharathi D., Obulichetty M., Rameshkumar S., Kumaravel M. // Synth. Met. 2022. V. 162. P. 1519.
  34. Missavage R. J., Belford R. L., Paul L.C. // J. Coordinat. Chem. 1972. V. 2. № 2. P. 145.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. 1

Download (63KB)
Indexing metadata
3. Fig. 1. Time dependence of the conversion for the polymerization of AN initiated by EBIB in a DMSO medium in the presence of systems based on copper(II) bromide and various reducing agents at 60 °C. [Acrylonitrile] = 2.5 mol/L. 1-4 — [acrylonitrile] : : [EBIB] : [CuBr2] : [TPMA] : [reducing agent] = = 912 : 1 : 0.24 : 2.4 : 1.2; reducing agent Na2C2O4 (1), NaC3H5O3 (2), NaC3H3O3 (3) and ferruginous salt (4); 5 ‒ [acrylonitrile] : [EBIB] : [CuBr2] : [TPMA] : : [ferruginous salt] = 912 : 1 : 0.24 : 2.4 : 0.48. Color drawings can be viewed in the electronic version.

Download (54KB)
Indexing metadata
4. Fig. 2. Dependence of molecular weight (1-5) and dispersion (6-10) of PAN samples on monomer conversion. 1-4, 6-9 ‒ [acrylonitrile] : [EBIB] : : [CuBr2] : [TPMA] : [reducing agent] = 912 : 1 : 0.24 : : 2.4 : 1.2; reducing agent Na2C2O4 (1, 6), NaC3H5O3 (2, 7), NaC3H3O3 (3, 8) and ferruginous salt (4, 9); 5, 10 ‒ [ acrylonitrile] : [EBIB] : [CuBr2] : [TPMA] : : [ferruginous salt] = 912 : 1 : 0.24 : 2.4 : 0.48. Straight line – theoretically calculated values of MM.

Download (102KB)
Indexing metadata
5. 3. Time dependence of the conversion for the polymerization of acrylonitrile in a DMSO medium initiated by ccl4 in the presence of systems based on copper(II) bromide and various reducing agents at 60 °C. [Acrylonitrile] = 2.5 mol/L. 1-4 ‒ [acrylonitrile] : [CCl4] : [CuBr2]: [TPMA]: [the restorer] = = 912 : 1 : 0.24 : 2.4 : 1.2; reducing agent Na2C2O4 (1), NaC3H5O3 (2), NaC3H3O3 (3) and ferrite salt (4); 5 ‒ [acrylonitrile] : [CCl4] : [CuBr2] : [TPMA] : [Me6TREN] : [ferruginous salt] = 912 : 1 : 0.24 : 1.9 : : 0.5 : 0.48.

Download (59KB)
Indexing metadata
6. Fig. 4. Dependence of molecular weight (1-5) and dispersion (6-10) of PAN samples on monomer conversion. 1-4, 6-9 ‒ [acrylonitrile] : [CCl4] : : [CuBr2] : [TPMA] : [reducing agent] = 912 : 1 : 0.24 : : 2.4 : 1.2; reducing agent Na2C2O4 (1, 6), NaC3H5O3 (2, 7), NaC3H3O3 (3, 8), ferruginous salt (4, 8); 5, 10 ‒ [ acrylonitrile] : [CCl4] : [CuBr2] : [TPMA] : : [Me6TREN] : [ferruginous salt] = 912 : 1 : 0.24 : 1.9 : : 0.5 : 0.48. Straight line – theoretically calculated values of MM.

Download (96KB)
Indexing metadata
7. 5. Time dependence of the conversion for the polymerization of AN in a DMSO medium in the presence of systems based on copper(II) bromide and various reducing agents at 60 °C. [Acrylonitrile] = 2.5 mol/L. 1-3 ‒ [Acrylonitrile] : [CCl4] : [CuBr2] : [Me6TREN] : [reducing agent] = 912 : 1 : 0.24 : 2.4 : 1.2; reducing agent Na2C2O4 (1), NaC3H5O3 (2), ferruginous salt (3); 4 ‒ [acrylonitrile] : [CCl4] : [CuBr2] : [ferruginous salt] = = 912 : 1 : 0.24 : 1.2.

Download (54KB)
Indexing metadata
8. Fig. 6. Dependence of molecular weight (1-4) and dispersion (5-8) of PAN samples on monomer conversion. 1-3, 5-7 ‒ [acrylonitrile] : [CCl4] : [CuBr2] : : [Me6TREN] : [reducing agent] = 912 : 1 : 0.24 : 2.4 : : 1.2; reducing agent Na2C2O4 (1, 5), NaC3H5O3 (2, 6), ferruginous salt (3, 7); 4, 8 ‒ [ acrylonitrile] : [CCl4] : : [CuBr2] : [ferruginous salt] = 912 : 1 : 0.24 : 0.48. Straight line – theoretically calculated values of MM.

Download (106KB)
Indexing metadata
9. 7. Time dependence of the conversion for the polymerization of acrylonitrile in a DMSO medium in the presence of systems based on copper(II) bromide and various reducing agents at 60 °C. [Acrylonitrile] = = 2.5 mol/l. [Acrylonitrile] : [initiator] : [CuBr2] : : [TPMA] : [reducing agent] = 4000 : 1 : 0.24 : 2.4 : 1.2; reducing agent Na2C2O4 (1, 3) and NaC3H5O3 (2, 4); initiator EBIB (1, 2) and CCl4 (3, 4).

Download (52KB)
Indexing metadata
10. 8. Dependence of the molecular weight (1-4) and dispersion (5-8) of PAN samples on the monomer conversion. [acrylonitrile] : [initiator] : [CuBr2] : : [TPMA] : [reducing agent] = 4000 : 1 : 0.24 : 2.4 : 1.2; reducing agent Na2C2O4 (1, 3, 5, 7) and NaC3H5O3 (2, 4, 6, 8), initiator of EBIB (1, 2, 5, 6) and CCl4 (3, 4, 7, 8). Straight line – theoretically calculated values of MM.

Download (83KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences