Синтез функционализированного полиизобутилена и его блок-сополимеров с D,L-лактидом

  • Павел Альбертович Никишев Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь
  • Евгений Александрович Ксендзов Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь
  • Дмитрий Иванович Шиман Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь
  • Людмила Владимировна Гапоник Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь
  • Сергей Викторович Костюк Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь; Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-7466-3662

Аннотация

Предложен метод модифицирования реакционно-способного полиизобутилена различными алкоксибензолами (анизол, 4-феноксибутанол) для получения функционализированных полиизобутиленов. Исследованы основные закономерности полимеризации D,L-лактида в присутствии модельной инициирующей системы 4-феноксибутанол/1,5,7-триазабицикло[4.4.0]децен-5, позволившие определить оптимальные условия для синтеза поли(изобутилен-блок-D,L-лактида). Полимеризацией D,L-лактида на полиизобутиленовом макроинициаторе получены блок-сополимеры (Mn = 14 300 г/моль и Mn = 36 600 г/моль, Mw /  Mn ≤ 2,5), для которых показана микрофазовая упорядоченность. Образование блок-сополимеров подтверждено методами спектроскопии ЯМР 1Н, гель-проникающей хроматографии и сканирующей электронной микроскопии.

Биографии авторов

Павел Альбертович Никишев, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

научный сотрудник лаборатории катализа полимеризационных процессов

Евгений Александрович Ксендзов, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

техник лаборатории катализа полимеризационных процессов

Дмитрий Иванович Шиман, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

кандидат химических наук; ведущий научный сотрудник лаборатории катализа полимеризационных процессов

Людмила Владимировна Гапоник, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь

кандидат химических наук; старший научный сотрудник лаборатории катализа полимеризационных процессов

Сергей Викторович Костюк, Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь; Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь

доктор химических наук, доцент; ведущий научный сотрудник лаборатории катализа полимеризационных процессов Научно-исследовательского института физико-химических проблем БГУ, заведующий кафедрой высокомолекулярных соединений химического факультета БГУ

Литература

  1. Chakraborty DD, Nath LK, Chakraborty P. Recent progress in smart polymers: behaviour, mechanistic understanding and application. Polymer Plastics Technology and Engineering. 2018;57(10):945–957. DOI: 10.1080/03602559.2017.1364383.
  2. Xu D, Guo J, Yan F. Porous ionic polymers: Design, synthesis, and applications. Progress Polymer Science. 2017;79:121–143. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2017.11.005.
  3. Licea-Claveríe A, Alvarez-Sánchez J, Picos-Corrales LA, Obeso-Vera C, Flores MC, Cornejo-Bravo JM. The use of the RAFT-technique for the preparation of temperature/pH sensitive polymers in different architectures. Macromolecular Symposia. 2009;283–284(1):56–66. DOI: 10.1002/masy.200950909.
  4. Sapozhnikov DA, Vygodskii YS. Achievements in polycondensation and condensation polymers. Polymer Science. Series B. 2015;57(4):231–248. Russian. DOI: 10.7868/S2308113915040117.
  5. Feng H, Lu X, Wang W, Kang N-G, Mays JW. Block Copolymers: Synthesis, Self-Assembly, and Applications. Polymers. 2017;9(10):494. DOI: 10.3390/polym9100494.
  6. Thurn-Albrecht T, Steiner R, DeRouchey J, Stafford CM, Huang E, Bal M. Nanoscopic Templates from Oriented Block Copolymer Films. Advanced Materials. 2000;12(11):787–791. DOI: 10.1002/(SICI)1521-4095(200006)12:11<787::AID-ADMA787>3.0.CO;2-1.
  7. Ulbricht M. Advanced functional polymer membranes. Polymer. 2006;47(7):2217–2262. DOI: 10.1016/j.polymer.2006.01.084.
  8. Grande D, Penelle J, Davidson P, Beurroies I, Denoyel R. Functionalized ordered nanoporous polymeric materials: from the synthesis of diblock copolymers to their nanostructuration and their selective degradation microporous. Microporous and Mesoporous Materials. 2011;140(1–3):34–39. DOI: 10.1016/j.micromeso.2010.10.007.
  9. Foss RP, Jacobson HW, Cripps HN, Sharkey WH. Block and graft copolymers of pivalolactone. II. ABA and ABA-g-A copolymers with dienes. Macromolecules. 1976;9(2):373–374. DOI: 10.1021/ma60050a043.
  10. Kennedy JP, Ivan B. Designed polymers by carbocationic macromolecular engineering: theory and practice. Munich: Hanser Pablishers; 1992. 240 p.
  11. Bergbreiter DE, Sung SD, Li J, Ortiz D, Hamilton PN. Designing polymers for biphasic liquid/liquid separations after homogeneous reactions. Organic Process Research and Development. 2004;8(3):461– 468. DOI: 10.1021/op034183w.
  12. Erdodi G, Ivan B. Novel amphiphilic conetworks composed of telechelic poly(ethylene oxide) and three-arm star polyisobutylene. Chemistry of Materials. 2004;16(6):959–962. DOI: 10.1021/cm0345063.
  13. Ren K, Zhang M, He J, Wu J, Ni P. Preparation of polymeric prodrug paclitaxel-poly(lactic acid)-b-polyisobutylene and its application in coatings of a drug eluting stent. ACS Applied Materials & Interfaces. 2015;7(21):11263–11271. DOI: 10.1021/acsami.5b01410.
  14. Morgan DL, Martinez-Castro N, Storey RF. End-quenching of TiCl 4 -catalyzed quasiliving polyisobutylene with alkoxybenzenes for direct chain end functionalization. Macromolecules. 2010;43(21):8724–8740. DOI: 10.1021/ma1015648.
  15. Morgan DL, Storey RF. Primary Hydroxy-Terminated Polyisobutylene via End-Quenching with a Protected N-(ω-Hydroxyalkyl)pyrrole. Macromolecules. 2010;43(3):1329–1340. DOI: 10.1021/ma9023608.
  16. Yang B, Parada CM, Storey RF. Synthesis, characterization, and photopolymerization of polyisobutylene phenol (meth)acrylate macromers. Macromolecules. 2016;49(17):6173–6185. DOI: 10.1021/acs.macromol.6b01289.
  17. Nikishev PA, Piskun YA, Vasilenko IV, Gaponik LV, Timashev PS, Akovatantseva AA, Kostyuk SV. Synthesis of Block Copoly mers of Styrene with D,L-Lactide by the Sequential Controlled Cationic Polymerization and Ring-Opening Anionic Polymerization. Polymer Science. Series B. 2017;59(6):413–423. Russian. DOI: 10.7868/S2308113917060079.
  18. Shiman DI, Vasilenko IV, Kostjuk SV. Cationic polymerization of isobutylene by AlCl 3 /ether complexes in non-polar solvents: Effect of ether structure on the selectivity of β-H elimination. Polymer. 2013;54(9):2235–2242. DOI: 10.1016/j.polymer.2013.02.039.
  19. Dimitrov P, Emert J, Hua J, Keki S, Faust R. Mechanism of Isomerization in the Cationic Polymerization of Isobutylene. Macromolecules. 2011;44(7):1831–1840. DOI: 10.1021/ma102645w.
  20. Yang B, Storey RF. End-quenching of tert-chloride-terminated polyisobutylene with alkoxybenzenes: comparison of AlCl 3 and TiCl 4 catalysts. Polymer Chemistry. 2015;6(20):3764 –3774. DOI: 10.1039/C5PY00269A.
  21. Peng YX, Cun LF, Dai HS, Liu JL. Cationic monomer-isomerization oligomerization of 2-methyl-2-butene. Polymer. 1996;37(17):3979–3982. DOI: 10.1016/0032-3861(96)00200-5.
  22. Pratt RC, Lohmeijer BGG, Long DA, Waymouth RM, Hedrich JL. Triazabicyclodecene: a simple bifunctional organocata lyst for acyl transfer and ring-opening polymerization of cyclic esters. Journal of the American Chemical Society. 2006;128(14):4556–4557. DOI: 10.1021/ja060662+.
  23. Nachtergael A, Coulembier O, Duboi P, Helvenstein M, Duez P, Blankert B. Organocatalysis paradigm revisited: are metal-free catalysts really harmless? Biomacromolecules. 2015;16(2):507–514. DOI: 10.1021/bm5015443.
  24. Jalabert M, Fraschini C, Prud’Homme RE. Synthesis and characterization of poly(L-lactide)s and poly(D-lactide)s of controlled molecular weight. Journal of Polymer Science. Part A: Polym. Chem. 2006;45(10):1944 –1955. DOI: 10.1002/pola.21960.
  25. Botiz I, Darling SB. Optoelectronics using block copolymers. Mater. Today. 2010;13(5):42–51. DOI: 10.1016/S1369-7021(10)70083-3.
  26. Tseng Y-C, Darling SB. Block copolymer nanostructures for technology. Polymers. 2010;2(4):470 – 489. DOI: 10.3390/polym2040470.
  27. Kwon Y, Faust R. Synthesis and characterization of poly(isobutylene-b-pivalolactone) diblock and poly(pivalolactone-b-isobutylene-b-pivalolactone) triblock сopolymers. Macromolecules. 2002;35(9):3348–3357. DOI: 10.1021/ma011739b.
Опубликован
2019-08-27
Ключевые слова: блок-сополимеризация, полиизобутилен, полилактид, макроинициатор, алкилирование
Как цитировать
Никишев, П. А., Ксендзов, Е. А., Шиман, Д. И., Гапоник, Л. В., & Костюк, С. В. (2019). Синтез функционализированного полиизобутилена и его блок-сополимеров с D,L-лактидом. Журнал Белорусского государственного университета. Химия, 2, 40-50. https://doi.org/10.33581/2520-257X-2019-2-40-50