Способ аддитивной полимеризации норборнена


 


Владельцы патента RU 2487895:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к способу аддитивной полимеризации норборнена путем использования катализаторов на основе комплексов нольвалентного никеля, протонодонорного соединения (НА) и BF3OEt2. Способ характеризуется тем, что в процессе используют в качестве протонодонорных соединений метанол (МеОН), или ацетилацетон (асасН), или эфират фторобористой кислоты (HBF4·OEt2), причем процесс проводят в среде органического растворителя, например толуола, при молярном отношении бора к никелю, B:Ni=400:1, отношение HA/Ni=9. Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность процесса и уменьшить его стоимость. 3 пр.

 

Предлагаемое изобретение относится к области получения аддитивных полимеров норборнена, НБ, (бицикло[2.2.1]гептен-2).

Аддитивная полимеризация протекает с раскрытием двойной связи и приводит к полимерам, содержащим неизмененные циклические структуры в основной цепи. Такие полимеры характеризуются хорошей термической и химической стабильностью, аморфностью, высокой прозрачностью в ИК, видимой и УФ областях, низким показателем преломления, узкой температурой разложения, изотропией диэлектрических свойств. Это делает их перспективными для производства покрытий в электронике, телекоммуникационных материалов, оптических линз, субстратов для пластических дисплеев, фоторезисторов для производства чипов и дисплеев, диэлектриков для полупроводников.

Известны способы аддитивной полимеризации норборнена (НБ): (1) под действием никелевых катализаторов, представленных катионными комплексами с объемными противоионами /US 6103920, C07F 15/04; C08F 10/00; C08F 10/02 2000, US 5741869, C08F 32/08, C08F 4/80 1998, US 5468819 C08F 210/14, C08F 236/20, C08F 32/00, 1995 г./; (2) нейтральных комплексов никеля (II) в сочетании с метилалюминоксаном (МАО), комбинацией триэтилалюминия (AlEt3) и трис(пентафторфенил)бората (B(C6F5)3) /US 7247687 B01J 31/00, C07F 15/02, C08F 4/06 2007 г./, комбинацией триизобутилалюминия и B(C6F5)3/US 5629398 C08F 232/00, C08F 32/00, C08F 4/54 1997 г./; (3) комплексов никеля (0) в сочетании с комбинацией AlEt3 и B(C6F5)3/ Y.Jang, H.-K. Sung, Lee S., С.Bae, Polymer 46 (2005) C.11301-11310/; (4) комплексов никеля (0) в сочетании с эфиратом трифторида бора /G.Myagmarsuren, O-Yong Jeong, Son-Ki Ihm, Appl. Catal. A: Gen. 255 (2003) 203-209; P.B.Kraikivskii, V.V.Saraev, V.V.Bocharova, D.A.Matveev, S.K.Petrovskii, M.D.Gotsko, Catalysis Communications 12 (2011) C.634-636/.

К недостаткам способов можно отнести использование дорогостоящих, нестабильных металлорганических комплексов никеля, бор- и алюминийорганических соединений.

Ближайшим аналогом по технической сущности является способ аддитивной полимеризации норборнена путем взаимодействия комлексов никеля (0), протонодонорного соединения (а именно, контролируемых количеств воды) и эфирата трифторида бора /Патент РФ №2414965 B01J 37/00, C07F 15/04, C07F 5/04, C08F 4/06, C08F 32/08, 2011/.

Недостатком данного решения является использование воды, относительно плохо растворимой в толуоле, используемом в качестве органического растворителя, что может сказываться на воспроизводимости процесса полимеризации.

Задачей предполагаемого изобретения является создание способа аддитивной полимеризации норборнена, позволяющего повысить эффективность процесса.

Поставленная задача достигается тем, что в способе аддитивной полимеризации норборнена путем использования катализаторов на основе комплексов нольвалентного никеля, протонодонорного соединения (НА) и BF3OEt2, в процессе используют в качестве протонодонорных соединений метанол (МеОН), или ацетилацетон (асасН), или эфират фторобористой кислоты (HBF4·OEt2), причем процесс проводят в среде органического растворителя, например, толуола, при молярном отношении бора к никелю, B:Ni=400:1, отношение HA/Ni=9.

Отличительными признаками настоящего изобретения является использование каталитических систем на тетракис(трифенилфосфина)никеля(0), Ni(PPh3)4, протонодонорных соединений, а именно метанола (МеОН), ацетилацетона (асасН), эфирата фторобористой кислоты (HBF4·OEt2), растворимых в толуоле, используемом в качестве органического растворителя, и эфирата трифторида бора формулы BF3·OEt2.

Способ осуществляется следующим образом:

Способ заключается во взаимодействии соединения никеля, тетракис(трифенилфосфина)никеля(0), протонодонорного соединения и эфирата трехфтористого бора в среде органического растворителя, например, толуола. Компоненты смешивают в следующем порядке: в раствор норборнена в органическом растворителе вводят раствор протонодонорного соединения в органическом растворителе, добавляют раствор тетракис(трифенилфосфина)никеля(0) в органическом растворителе; затем вводят эфират трифторида бора.

Норборнен и толуол предварительно обезвоживают и дегазируют кипячением и последующей дистилляцией над натрием в присутствии бензофенона в атмосфере аргона. Характеристическую вязкость полимеров определяли при 25°C, растворитель - 1,2,4-трихлорбензол.

Аддитивный характер структуры получаемого полинорборнена подтвержден методами ЯМР и ИК спектроскопии. В спектре ЯМР 1Н отсутствуют полосы от протонов двойных связей. В ИК-спектре образцов полимеров присутствуют характеристические полосы поглощения: 2946.95, 2867.12, 1474.04, 1452.52, 1363.38, 1294.36, 1257.71, 1220.05, 1145.55, 1108.23, 978.32, 940.01, 890.81, 813.40 и 774.15 см-1. Сильные полосы поглощения в области 1452-1474 см-1 от δН-С-Н деформационных колебаний мостиковых CH2 групп норборненового кольца являются признаком аддитивной 2,3-полимеризации. Следующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение.

ПРИМЕР 1.

В предварительно вакуумированную и заполненную инертным газом (аргон) 20 мл колбу с магнитной мешалкой загружали раствор норборнена в толуоле (80% мольн.), содержащего 4.71 г (0.05 моль) норборнена, добавляли расчетное количество раствора метанола в толуоле, раствор Ni(PPh3)4 в толуоле, содержащего 1·10-5 моль Ni, и необходимое количество толуола (до 10 мл общего объема реакционной смеси). Полимеризацию инициировали введением BF3OEt2 (4·10-3 моль). Молярное отношение HB:B:Ni:MeOH=5000:400:1:9, температура реакции: 25°C. Время реакции составляло 30 мин. Реакцию прерывали добавлением подкисленного (HCl, 3% масс) этанола, высаженный полимер промывали этанолом три раза и сушили в вакууме (10 мм. рт.ст.) при 80°C в течение 6 ч. Выход полимера составлял 4.46 г, конверсия норборнена в полимер 94.7% или 890 кгНБ/мольNi·час. Характеристическая вязкость в 1,2,4-трихлорбензоле при 25°C составляла 0.351 дл/г.

ПРИМЕР 2.

В предварительно вакуумированную и заполненную инертным газом (аргон) 20 мл колбу с магнитной мешалкой загружали раствор норборнена в толуоле (80% мольн.), содержащего 4.71 г (0.05 моль) норборнена, добавляли расчетное количество раствора ацетилацетона в толуоле, раствор Ni(PPh3)4 в толуоле, содержащего 1·10-5 моль Ni, и необходимое количество толуола (до 10 мл общего объема реакционной смеси). Полимеризацию инициировали введением BF5OEt2 (4·10-3 моль). Молярное отношение HB:B:Ni:acacH=5000:400:1:9, температура реакции: 25°C. Время реакции составляло 30 мин. Реакцию прерывали добавлением подкисленного (HCl, 3% масс) этанола, высаженный полимер промывали этанолом три раза и сушили в вакууме (10 мм рт.ст.) при 80°C в течение 6 ч. Выход полимера составлял 3.10 г, конверсия норборнена в полимер 65.3% или 615 кгНБ/мольNi·час. Характеристическая вязкость в 1,2,4-трихлорбензоле при 25°C составляла 0.636 дл/г.

ПРИМЕР 3.

В предварительно вакуумированную и заполненную инертным газом (аргон) 20 мл колбу с магнитной мешалкой загружали раствор норборнена в толуоле (80% мольн.), содержащего 4.71 г (0.05 моль) норборнена, добавляли расчетное количество раствора HBF4·OEt2 в диэтиловом эфире, раствор Ni(PPh3)4 в толуоле, содержащего 1·10-5 моль Ni, и необходимое количество толуола (до 10 мл общего объема реакционной смеси). Полимеризацию инициировали введением BF3OEt2 (4·10-3 моль). Молярное отношение HB:B:Ni:HBF4·OEt2=5000:400:1:9, температура реакции: 25°C. Время реакции составляло 30 мин. Реакцию прерывали добавлением подкисленного (HCl, 3% масс) этанола, высаженный полимер промывали этанолом три раза и сушили в вакууме (10 мм рт.ст.) при 80°C в течение 6 ч. Выход полимера составлял 3.21 г, конверсия норборнена в полимер 68.2% или 640 кг/мольNi·час. Характеристическая вязкость в 1,2,4-трихлорбензоле при 25°C составляла 0.359 дл/г.

Предлагаемый способ позволяет повысить эффективность процесса и уменьшить его стоимость.

Способ аддитивной полимеризации норборнена путем использования катализаторов на основе комплексов нольвалентного никеля, протонодонорного соединения (НА) и BF3OEt2, отличающийся тем, что в процессе используют в качестве протонодонорных соединений метанол (МеОН), или ацетилацетон (асасН), или эфират фторобористой кислоты (HBF4·OEt2), причем процесс проводят в среде органического растворителя, например толуола, при молярном отношении бора к никелю B:Ni=400:1, отношение HA/Ni=9.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области получения аддитивных полинорборненов. .

Изобретение относится к способу получения изоолефиновых сополимеров. .

Изобретение относится к области получения аддитивных полинорборненов. .

Изобретение относится к металлоорганической химии, в частности к способу получения карбенового комплекса рутения и способу метатезисной полимеризации дициклопентадиена.

Изобретение относится к области получения катализатора для аддитивной полимеризации норборнена в полинорборнены, которые используются для производства покрытий в электронике, телекоммуникационных материалов, оптических линз, субстратов для пластических дисплеев, фоторезисторов для производства чипов и дисплеев, диэлектриков для полупроводников.

Изобретение относится к физике и химии полимеров. .

Изобретение относится к радиационно-чувствительной фоторезистной композиции. .

Изобретение относится к составу из дициклопентадиена (ДЦПД) самого или в смеси по меньшей мере с одним затрудненным циклоолефином и однокомпонентным катализатором из группы фосфинов рутения и осмия; способу для проведения термической метатезисной полимеризации дициклопентадиена; покрытым слоем материалам; линейным или "сшитым" сополимерам из дициклопентадиена и по меньшей мере одного затрудненного циклоолефина.

Изобретение относится к технологии получения полимера олефинов и их применения в полимерных сплавах и формованных изделиях, в частности к металлоценовому катализатору и способу получения сополимера циклоолефинов, а также к полимерному сплаву и формованному изделию, включающим по меньшей мере один сополимер циклоолефинов.
Цеолит y // 2487756
Наверх