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Communications chemistry2024Mar21Vol.7issue(1)

ポリシロキサンの精密合成のための相乗的バイナリ有機触媒リング重合の重合を開く重合

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文献タイプ:
  • Journal Article
概要
Abstract

有機触媒リングオープン重合(ROP)は、制御された分子量、分散、および非線形高分子アーキテクチャを備えた明確に定義されたポリマーを合成するための多用途の方法です。有機触媒ROPの壮大な進歩にもかかわらず、ポリシロキサンの精密合成は、高極性イニシエーターと非極性モノマーとポリマーとの間の極性の不一致と、周期的シロキサンのROP中のトランザ拡張反応を介したスケンプリング生成物の形成を抑制することの難しさのために、困難なままです。ここでは、有機塩基を触媒として、(チオ)尿素をコカタリストとして使用するヘキサメチルシクロトリシロキサン(D3)の二項有機触媒ROP(ボロップ)について説明します。トリアザビシクロデセン(TBD)と(Thio)ウレアスを使用したD3のボロップは、狭い分散性(MW/Mn <1.1)でポリジメチルシロキサン(PDMS)を生成します。TBDと1,8-ビス(テトラメチルグアニジーノ)ナフタレン(TMGN)の同様の塩基性にもかかわらず、TMGNを使用した単一の有機触媒システムであるプロトンスポンジシステムとして知られているNaphthalene(TMGN)は、D3のROPに対して非アクティブでした。TMGNを酸性尿素と組み合わせたとき、D3のホロップは狭い分散性でPDMSを生成しました(MW/Mn <1.1)。データは、TMGNと尿素の相乗効果が、休眠種と伝播種の間に前例のない活性化耐性平衡をもたらすことを示唆しています。現在のBoropシステムの利点は、非常に伸縮性があり、優れた機械的特性を持つより均一なネットワーク構造を持つPDMSエラストマーの形成によって実証されています。

有機触媒リングオープン重合(ROP)は、制御された分子量、分散、および非線形高分子アーキテクチャを備えた明確に定義されたポリマーを合成するための多用途の方法です。有機触媒ROPの壮大な進歩にもかかわらず、ポリシロキサンの精密合成は、高極性イニシエーターと非極性モノマーとポリマーとの間の極性の不一致と、周期的シロキサンのROP中のトランザ拡張反応を介したスケンプリング生成物の形成を抑制することの難しさのために、困難なままです。ここでは、有機塩基を触媒として、(チオ)尿素をコカタリストとして使用するヘキサメチルシクロトリシロキサン(D3)の二項有機触媒ROP(ボロップ)について説明します。トリアザビシクロデセン(TBD)と(Thio)ウレアスを使用したD3のボロップは、狭い分散性(MW/Mn <1.1)でポリジメチルシロキサン(PDMS)を生成します。TBDと1,8-ビス(テトラメチルグアニジーノ)ナフタレン(TMGN)の同様の塩基性にもかかわらず、TMGNを使用した単一の有機触媒システムであるプロトンスポンジシステムとして知られているNaphthalene(TMGN)は、D3のROPに対して非アクティブでした。TMGNを酸性尿素と組み合わせたとき、D3のホロップは狭い分散性でPDMSを生成しました(MW/Mn <1.1)。データは、TMGNと尿素の相乗効果が、休眠種と伝播種の間に前例のない活性化耐性平衡をもたらすことを示唆しています。現在のBoropシステムの利点は、非常に伸縮性があり、優れた機械的特性を持つより均一なネットワーク構造を持つPDMSエラストマーの形成によって実証されています。

Organocatalytic ring-opening polymerization (ROP) is a versatile method for synthesizing well-defined polymers with controlled molecular weights, dispersities, and nonlinear macromolecular architectures. Despite spectacular advances in organocatalytic ROP, precision synthesis of polysiloxanes remains challenging due to the mismatch in polarity between highly polar initiators and nonpolar monomers and polymers and the difficulty in suppressing the formation of scrambling products via transetherification reactions during ROP of cyclic siloxanes. Here, we describe a binary organocatalytic ROP (BOROP) of hexamethylcyclotrisiloxane (D3) employing organic bases as catalysts and (thio)ureas as cocatalysts. The BOROP of D3 using triazabicyclodecene (TBD) and (thio)ureas generates polydimethylsiloxanes (PDMSs) with narrow dispersity (Mw/Mn < 1.1). Despite the similar basicities of TBD and 1,8-bis(tetramethylguanidino)naphthalene (TMGN), which is known as a proton sponge, a unitary organocatalytic system using TMGN was inactive for the ROP of D3. When the TMGN was paired with acidic urea, the BOROP of D3 yielded PDMSs with narrow dispersity (Mw/Mn < 1.1). Data suggest that the synergetic effect of TMGN and urea is results in an unprecedented activation-deactivation equilibrium between dormant and propagating species. The benefits of the present BOROP system are demonstrated by the formation of PDMS elastomers with more uniform network structures that are highly stretchy and have excellent mechanical properties.

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