Метатезисный селенсодержащий рутениевый катализатор полимеризации

Актуальность

Разработка новых полимерных материалов и катализаторов для их получения является актуальной задачей, так как развитие техники требует материалов, которые обладают уникальными эксплуатационными характеристиками. Во многих странах мира проводятся исследования в этой области. Примером такого материала являются полимерные материалы на основе полидициклопентадиена (ПДЦПД). ПДЦПД и рутениевые катализаторы для его получения, помимо России, разрабатываются также в Европе, США, Японии и Китае.

Цель

Синтезировать селенсодержащие метатезисные рутениевые катализаторы и полимерные материалы из дициклопентадиена (ДЦПД).

Задачи

1. Изучить доступную информацию, касающуюся реакции метатезиса и различных метатезисных катализаторов.
2. Провести пятистадийный синтез двух селенсодержащих метатезисных рутениевых катализаторов. Определить их температуру плавления и чистоту методами тонкослойной хроматографии и ЯМР-спектроскопии.
3. Провести метатезисную полимеризацию дициклопентадиена в присутствии селенсодержащих рутениевых катализаторов и получить образцы ПДЦПД.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

• Колба Шлёнка
• Фильтр Шотта
• Насадка для фильтрования
• Круглодонная колба
• Обратный холодильник
• Мембранный насос
• Хроматографическая камера
• Прибор для измерения температуры плавления
• Электронный термометр
• Аналитические весы
• Магнитная мешалка

Описание

Данная работа являлась продолжением проекта, начатого в прошлом году, и была посвящена синтезу нового металлокомплексного селенсодержащего рутениевого катализатора, определению его характеристик (температуры плавления и чистоты при помощи ЯМР- и тонкослойной хроматографии) и получению с его помощью образцов полимерных материалов.
В литературном обзоре кратко рассказана история открытия и изучения реакции метатезиса олефинов. Приведены представители катализаторов на основе различных металлов и основные типы метатезисных реакций. На основании приведённых данных можно сделать вывод о том, что в последние 20 лет исследования в области металлокомплексных метатезисных катализаторов являются актуальными.
Экспериментальные результаты, полученные в ходе выполнения проекта, показали, что селенсодержащие металлокомплексные метатезисные рутениевые катализаторы получены в результате пятистадийного синтеза, исходя из хлорида рутения III.
Выделенные комплексы охарактеризованы с помощью физико-химических методов исследования. При комнатной температуре и атмосферном давлении из ДЦПД получены образцы ПДЦПД.
Таким образом, селенсодержащие металлокомплексные метатезисные рутениевые катализаторы были синтезированы по методикам, аналогичным тем, что использовались ранее для серусодержащих комплексов.
Полученные результаты исследования дают возможность утверждать, что продукты представленной исследовательской работы – метатезисный комплексный рутениевый катализатор и полимерные материалы, получаемые с его помощью,– являются востребованными. Катализатор может применяться и для получения различных биологически активных веществ, интересных с точки зрения применения в фармацевтике, что, с учётом эпидемиологической ситуации в мире, является очень важным. Композиционные полимерные материалы на основе ПДЦП имеют широкий спектр применения – от нефтедобычи и ветряной энергетики до самолёто-, автомобиле- и судостроения.

Результаты работы/выводы

1. Изучена доступная информация, касающаяся реакции метатезиса и метатезисных катализаторов. На основании изученной литературы можно сделать вывод, что исследования в области металлокомплексных метатезисных катализаторов продолжаются, являются актуальными и востребованными.
2. Проведён пятистадийный синтез двух метатезисных рутениевых селенсодержащих катализаторов 26a,b. Выход реакции на последней стадии составил 75 и 70 %. Температура плавления полученных комплексов равна 174–175 и 170–171 °C с разложением соответственно. По данным ЯМР и ТСХ, полученные комплексы не содержат примесей.
3. Селенсодержащие металлокомплексные метатезисные рутениевые катализаторы были получены по методикам, аналогичным тем, что использовались ранее для серусодержащих комплексов.
4. Из ДЦПД реакцией метатезисной полимеризации с раскрытием цикла в присутствии синтезированных рутениевых катализаторов получены твёрдые образцы ПДЦПД.
5. Синтезированный метатезисный рутениевый катализатор эффективнее аналога, описанного в литературе.

Перспективы использования результатов работы

• Полимерные материалы, в том числе композиционные на основе полидициклопентадиена, могут быть применены в различных областях промышленности: нефтедобыче, самолётостроении, автостроении, судостроении, медицине, строительстве и многих других.
• Метатезисные металлокомплексные рутениевые катализаторы могут быть применены для получения различных полимерных материалов, а также в тонком органическом синтезе и фармацевтике.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов»