Introduzione alla Metatesi delle olefine
In queste pagine abbiamo parlato molto di come ottenere i polimeri da monomeri con doppio legame carbonio-carbonio. Ricordate quanto abbiamo detto sui polimeri vinilici? Ma i polimeri vinilici non hanno doppi legami nelle catene principali. Parleremo ora di come prendere monomeri con doppi legami ed utilizzarli per ottenere polimeri con doppio legame nella catena principale. Questi polimeri vengono detti polialchenameri. Un modo per ottenere i polialchenameri è l'utilizzo di una reazione denominata metatesi olefinica.
Olefina, è una parola antica. Olefino è sinonimo di alchene, ossia una molecola con doppio legame carbonio-carbonio . La metatesi delle olefine è naturalmente una reazione che coinvolge le olefine. Due olefine, per essere precisi. Ecco cosa fanno: gli atomi di carbonio a doppio legame cambiano partner, per formare due nuove olefine, proprio come nella figura:
Chiaro? Ma non è così ovvio che questa reazione possa essere utilizzata per ottenere polimeri. In effetti questa reazione è stata scoperta negli anni 20, e solo cinquant'anni dopo gli scienziati hanno capito come ottenere i polimeri con questa reazione. E solo trent'anni dopo circa è stato realizzato qualche cosa di utile con questa reazione. Per riuscire quindi a trasformare questa reazione in una polimerizzazione è stato necessario l'intervento di qualche brillante chimico esperto in polimeri. Sono stati infatti trovati due metodi per utilizzare la metatesi delle olefine per ottenere polimeri.
DUE GRANDI POLIMERIZZAZIONI
AL PREZZO DI UNA!
Cosa ne dite di andare a vedere come avvengono?
Le due diverse polimerizzazioni vengono dette polimerizzazioni ad apertura di anello, o ROMP, e polimerizzazione via metatesi di dieni aciclici o ADMET. Prima di tutto parliamo della ADMET
poiché è più semplice, anche se ROMP è stata
studiata più a fondo. Nella ADMET si inizia con un diene aciclico,
sorpresa, sorpresa, come 1,5-esadiene, e si termina
con un polimero con un doppio legame nella catena dorsale, oltre al gas
di etilene come sottoprodotto.
Come è possibile questo
con la metatesi? Ve lo mostrerò usando l'esempio di due molecole
di 1,5 exadiene che reagiscono insieme:
Naturalmente i doppi legami alle estremità della nuova molecola possono
subire anch'essi una piccola magica metatesi e in questo modo il polimero
cresce. Ho mostrato l'isomero cis del prodotto, ma normalmente si possono
formare sia gli isomeri cis che quelli trans e di solito c'è posto
per entrambi nel polimero che si ottiene alla fine.
Possiamo ottenere i polimeri anche dalle olefine cicliche. Guardate questa figura
e vedrete che una olefina ciclica, il ciclopentene in questo caso,
viene utilizzato per ottenere polimeri che non hanno strutture cicliche
nella loro catena dorsale.
Questo è il motivo per
cui viene denominata "polimerizzazione via metatesi
per apertura di anello!". Ha un senso. La ROMP viene utilizzata,
che ci crediate o no, per ottenere prodotti utili. Una piccola
molecola, norbornene, viene polimerizzata tramite ROMP per ottenere il
poli-norbornene. E' un tipo di elastomero usato per fabbricare parti
di automobili, le piccole parti della carrozzeria che evitano le vibrazioni
e cose del genere.
Possiamo anche ottenere un
polimero da una molecola simile usando la ROMP. Si tratta della molecola
di endo-diciclopentadiene. Quando la polimerizziamo otteniamo un polimero
con una olefina ciclica in un gruppo laterale. Si tratta naturalmente del
polidiciclopentadiene.
Si può far reagire questo olefino laterale per reticolare
il polimero, probabilmente con un certo tipo di polimerizzazione
vinilica tradizionale. Il polimero è una plastica rigida
usata per fabbricare antenne paraboliche satellitari, particolari di motoslitte
ed altri particolari utilizzati all'esterno. Non è possibile utilizzare
questo materiale all'interno in quanto rimane sempre un po’ di
endo-diciclopentadiene che non ha reagito intrappolato nel polimero.
E' un monomero maleodorante, e non ci vuole molto per riempire di cattivo
odore una stanza.
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E' necessario spiegare cosa succede. E' un po’ complicato, Comincia con una fase di inizio.
Ehi ragazzi, cosa è necessario per una fase di iniziazo? Forse, un iniziatore? L'iniziatore
in questo caso è di solito un composto con un atomo di carbonio
unito con il suo legame doppio ad un atomo di metallo, come il tungsteno
od il molibdeno. Il catalizzatore spesso assomiglia a questo ma vogliamo
semplificare il disegno.
L'iniziatore reagisce con una molecola di ciclopentene, una reazione catalizzata via
metatesi come abbiamo visto, per ottenere una molecola con un doppio legame
carbonio-carbonio ad una estremità e un doppio legame carbonio-metallo
all'altra.
Questo doppio legame carbonio-metallo può reagire con un'altra molecola di ciclopentene
nello stesso identico modo:
In questo modo il polimero cresce fino a quando otteniamo questo:
Copyright ©1995,1996|Department
of Polymer Science|University
of Southern Mississippi
Polimerizzazione via metatesi #1:
Polimerizzazione via metatesi di dieni aciclici
Polimerizzazione via metatesi #2
Polimerizzazione via metatesi per apertura di anello
Apriamolo e rappresentiamolo così
Di nuovo il disegnoè più semplice così
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