Сополимеризация D,L-лактида и ε-капролактона в присутствии октаноата олова(II) в качестве катализаторов: изучение микроструктуры сополимера

  • Сергей Викторович Костюк Белорусский государственный университет, пр. Независимости, 4, 220030, г. Минск, Беларусь; Научно-исследовательский институт физико-химических проблем БГУ, ул. Ленинградская, 14, 220006, г. Минск, Беларусь https://orcid.org/0000-0002-7466-3662
DOI: https://doi.org/10.33581/2520-257X-2020-2-43-49

Аннотация

Исследована сополимеризация с раскрытием цикла D,L-лактида и ε-капролактона в массе при 130 °C и различных соотношениях D,L-лактида и ε-капролактона, катализируемая Sn(Oct)2. Было показано, что независимо от исходного соотношения сомономеров синтезированные сополимеры на начальных стадиях реакции обогащены D,L-лактидом, что указывает на образование градиентоподобного сополимера. Однако интенсивное протекание реакции переэтерификации как во время полимеризации, так и в условиях отсутствия мономера приводит к перераспределению мономерных последовательностей и формированию статистического сополимера. Синтезированные сополимеры характеризуются высокой полидисперсностью (Đ > 2,0), которая возрастает при выдерживании реакционной смеси в условиях недостатка мономера, что доказывает протекание реакции переэтерификации. Образование случайных сополимеров подтверждается наличием только одного значения Tg, которое постепенно увеличивается с ростом содержания D,L-лактида в сополимере при температуре от – 48,6 до +33,3 °C для соотношений D,L-лактида и ε-капролактона в сополимере 20 : 80 и 90 : 10 моль/моль соответственно.

Биография автора

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

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

Литература

  1. Albertsson AC, Varma IK. Recent developments in ring opening polymerization of lactones for biomedical applications. Biomacromolecules. 2003;4(6):1466–1468. DOI: 10.1021/bm034247a.
  2. Gupta AP, Kumar V. New emerging trends in synthetic biodegradable polymers – Polylactide: a critique. European Polymer Journal. 2007;43(10):4053–4074. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2007.06.045.
  3. Woodruff MA, Hutmacher DW. The return of a forgotten polymer – Polycaprolactone in the 21st century. Progress in Polymer Science. 2010;35(10):1217–1256. DOI: 10.1016/j.progpolymsci.2010.04.002.
  4. Drumright RE, Gruber PR, Henton DE. Polylactic acid technology. Advanced Materials. 2000;12(23):1841–1846. DOI: 10.1002/1521-4095(200012)12:23<1841::AID-ADMA1841 >3.0.CO;2-E.
  5. Timashev P, Kuznetsova D, Koroleva A, Prodanets N, Deiwick A, Piskun Yu, et al. Novel biodegradable star-shaped polylactide scaffolds for bone regeneration fabricated by two-photon polymerization. Nanomedicine. 2016;11(9):1041–1053. DOI: 10.2217/nnm-2015–0022.
  6. Gross RA, Kalra B. Biodegradable polymers for the environment. Science. 2002;297(5582):803–807. DOI: 10.1126/science.297.5582.803.
  7. Timashev PS, Vorobieva NN, Minaev NV, Piskun YuA, Vasilenko IV, Lakeev SG, et al. Formation of porous matrices from lactide and ε-caprolactone copolymers in the supercritical carbon dioxide. Russian Journal of Physical Chemistry B. 2016;10(8):1195–1200. DOI: 10.1134/S1990793116080078.
  8. Timashev PS, Vorobieva NN, Akovantseva AA, Minaev NV, Piskun YuA, Kostjuk SV, et al. Biocompatibility and degradation of porous matrixes from lactide and ε-caprolactone copolymers formed in supercritical carbon dioxide medium. Russian Journal of Physical Chemistry B. 2017;11(7):1095–1102. DOI: 10.1134/S199079311707017X.
  9. Piskun YuA, Vasilenko IV, Zaitsev KV, Karlov SS, Zaitseva GS, Gaponik LV, et al. Controlled homo- and copolymerization of ε-caprolactone and D,L-lactide in the presence of TiIV complexes. Russian Chemical Bulletin. 2015;64(1):181–188. DOI: 10.1007/s11172-015-0840-7.
  10. Dakshinamoorthy D, Peruch F. Block and random copolymerization of ε-caprolactone, L‐, and rac-lactide using titanium complex derived from aminodiol ligand. Journal of Polymer Science. Part A: Polymer Chemistry. 2012;50(11):2161–2171. DOI: 10.1002/pola.25983.
  11. Stirling E, Champouret Y, Visseaux M. Catalytic metal-based systems for controlled statistical copolymerization of lactide with a lactone. Polymer Chemistry. 2018;9(19):2517–2531. DOI: 10.1039/C8PY00310F.
  12. Pappalardo D, Annunziata L, Pellecchia C. Living ring-opening homo- and copolymerization of ε-caprolactone and L- and D,Llactides by dimethyl(salicylaldiminato)aluminum compounds. Macromolecules. 2009;42(16):6056–6062. DOI: 10.1021/ma9010439.
  13. Pilone A, De Maio N, Press K, Venditto V, Pappalardo D, Mazzeo M, et al. Ring-opening homo- and copolymerization of lactides and ε-caprolactone by salalen aluminum complexes. Dalton Transactions. 2015;44(5):2157–2165. DOI: 10.1039/C4DT02616K.
  14. Osorio Melendez D, Castro-Osma JA, Lara-Sanchez A, Rojas RS, Otero A. Ring‐opening polymerization and copolymerization of cyclic esters catalyzed by amidinate aluminum complexes. Journal of Polymer Science. Part A: Polymer Chemistry. 2017;55(14):2397–2407. DOI: 10.1002/pola.28629.
  15. D’Auria I, Lamberti M, Mazzeo M, Milione S, Roviello G, Pellecchia C. Coordination chemistry and reactivity of zinc complexes supported by a phosphido pincer ligand. Chemistry – A European Journal. 2012;18(8):2349–2360. DOI: 10.1002/chem.201102414.
  16. Shao J, Zhou H, Wang Y, Luo Y, Yao Y. Lanthanum complexes stabilized by a pentadentate Schiff-base ligand: synthesis, characterization, and reactivity in statistical copolymerization of ε-caprolactone and L-lactide. Dalton Transactions. 2020;49(18):5842–5850. DOI: 10.1039/D0DT00179A.
  17. Sangroniz A, Sangroniz L, Hamzehlou S, del Rio J, Santamaria A, Sarasua JR, et al. Lactide-caprolactone copolymers with tuneable barrier properties for packaging applications. Polymer. 2020;202:122681. DOI: 10.1016/j.polymer.2020.122681.
Опубликован
2020-08-27
Ключевые слова: полимеризация с раскрытием цикла, D,L-лактид, ε-капролактон, октаноат олова(II), биодеградируемые сополимеры
Как цитировать
Костюк, С. В. (2020). Сополимеризация D,L-лактида и ε-капролактона в присутствии октаноата олова(II) в качестве катализаторов: изучение микроструктуры сополимера. Журнал Белорусского государственного университета. Химия, 2, 43-49. https://doi.org/10.33581/2520-257X-2020-2-43-49
Выпуск
№ 2 (2020): Журнал Белорусского государственного университета. Химия
Раздел
Оригинальные статьи

Copyright (c) 2020 Журнал Белорусского государственного университета. Химия

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.

Авторы, публикующиеся в данном журнале, соглашаются со следующим:

  1. Авторы сохраняют за собой авторские права на работу и предоставляют журналу право первой публикации работы на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial. 4.0 International (CC BY-NC 4.0).
  2. Авторы сохраняют право заключать отдельные контрактные договоренности, касающиеся неэксклюзивного распространения версии работы в опубликованном здесь виде (например, размещение ее в институтском хранилище, публикацию в книге) со ссылкой на ее оригинальную публикацию в этом журнале.
  3. Авторы имеют право размещать их работу в интернете (например, в институтском хранилище или на персональном сайте) до и во время процесса рассмотрения ее данным журналом, так как это может привести к продуктивному обсуждению и большему количеству ссылок на данную работу. (См. The Effect of Open Access).