Bien orientado: Catalizadores para polipropilenos polares isotácticos
Los científicos japoneses desarrollaron un nuevo enfoque que permite producir catalizadores más adecuados mucho más fácilmente
El polipropileno (PP) es uno de los plásticos más utilizados en el mundo. Mediante el control de la orientación espacial de los bloques de construcción de propileno y de los componentes polares adicionales, debería ser posible crear una nueva generación de plásticos atractivos, de ingeniería y especiales, con una mejor humectabilidad o una mayor degradabilidad, basados en el PP. En la revista Angewandte Chemie, los científicos japoneses han introducido la base de una nueva clase de catalizadores de paladio para tales polimerizaciones.
© Wiley-VCH
Las propiedades del PP dependen en gran medida de la orientación espacial de los monómeros individuales a medida que se añaden a la cadena de crecimiento (tacticidad). En el PP atáctico (aPP) la orientación es aleatoria. En el PP sindiotáctico (sPP) los grupos de CH(3) del monómero apuntan alternativamente hacia los dos lados de la columna vertebral del polímero. La versión más buscada, la PP isotáctica (iPP), en la que todos los grupos laterales apuntan en la misma dirección, tiene propiedades mecánicas particularmente ventajosas. La incorporación de monómeros polares funcionales adicionales en el iPP es un paso importante hacia el desarrollo de nuevos plásticos.
Este tipo de copolimerización está fuertemente restringida con los catalizadores convencionales de Ziegler-Natta y metaloceno porque los típicos monómeros polares primero necesitan ser "enmascarados". Esto significa que deben ser unidos a grupos protectores especiales. Con los catalizadores de níquel y paladio, es posible lograr esto desenmascarado pero con pérdidas significativas de isotacticidad. Ha habido cierto éxito con los complejos especiales de fosfina de níquel y paladio (un tipo de compuesto orgánico que contiene fósforo), aunque la síntesis de estos catalizadores es ardua y lleva mucho tiempo.
Los investigadores que trabajan con Kyoko Nozaki en la Universidad de Tokio han desarrollado ahora un nuevo enfoque que permite producir catalizadores más adecuados con mucha más facilidad. La orientación espacial de los monómeros de propileno durante la polimerización está influida por la estructura espacial especial (estereogenicidad) en ciertos átomos de carbono en los sustitutos orgánicos del mentol en la fosfina. Los investigadores querían desarrollar compuestos de fosfina que tuvieran la estereogenicidad necesaria en el átomo de fósforo.
Para evitar los tediosos desafíos sintéticos a los que se ha enfrentado hasta la fecha, desarrollaron protocolos sintéticos significativamente más rápidos utilizando bloques modulares almacenables y fosfinitas (una clase de compuestos orgánicos que contienen fósforo y oxígeno). Esto permitió la síntesis rápida y fácil de muchas fosfinas diferentes y sus correspondientes complejos de paladio. Un rápido proceso de selección permitió obtener candidatos a catalizador adecuados.
De esta manera, los científicos encontraron catalizadores que polimerizan el propileno con monómeros polares para formar copolímeros con una isotactividad particularmente alta, un material que llamaron polipropileno polar isotáctico (iPPP).
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