КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

---

Номер проекта 17-73-10462

НазваниеСинтез термо- и морозостойких амфифильных полисилоксанов в качестве перспективных материалов для нового поколения высокотехнологичных приборов, устройств и механизмов.

Руководитель Арзуманян Ашот Вачикович, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт элементоорганических соединений им. А.Н.Несмеянова Российской академии наук , г Москва

Конкурс №23 - Конкурс 2017 года по мероприятию «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-102 - Синтез, строение и реакционная способность металло- и элементоорганических соединений

Ключевые слова Cилоксаны, полиорганосилоксаны, алкоксисиланы, арилсиланы, новые материалы, гомогенный катализ, окисление, термостойкость, механическая прочность, амфифильность

Код ГРНТИ31.00.00

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Кремнийорганические полимеры – востребованный и широко используемый класс материалов. Особое место среди них занимают полиорганосилоксаны благодаря ряду уникальных физико-химических свойств: низкая температура стеклования (до −123 оС) и одновременно высокая термостойкость (до 350 оС); низкое давление насыщенных паров; гидрофобность; малая зависимость вязкости от температуры; значительная сжимаемость; малое поверхностное натяжение; биосовместимость и т.д. – они находят активное применение в различных областях науки, техники, медицины и т.д [1]. Однако, у материалов на основе полиорганосилоксанов имеются, главным образом, два существенных недостатка: низкая механическая прочность и несовместимость с органическими полимерами – эти факторы ограничивает область применения полиорганосилоксанов. Для преодоления отмеченных недостатков обычно используется такой общий прием как введение в состав органического заместителя «полярных» функциональных групп. Такой прием позволяет увеличить межмолекулярное взаимодействие полимерных цепей и, как следствие, придать механическую прочность материалам на их основе, а также увеличит их гидрофильность. До последнего времени число успешных примеров использования ограничивалось несколькими примерами, которые с одной стороны подтвердило работоспособность общего подхода, а с другой ограниченность реальных синтетических подходов направленных на решение этой проблемы. Таким образом, варьирование природы и числа полярных функций в органическом обрамлении позволит существенно расширить возможности регулирования свойств и получать вещества и материалы нового поколения. Новые полимеры будут сочетать в себе такие свойства как термоморозостойкость, с гидрофильностью и механической прочностью материалов на их основе. Это позволит получать новые жидко-кристаллические полимеры обладающие повышенной поверхностной энергией, с функциями самозалечивания [2]. Очевидно, что для получения полиорганосилоксанов с «полярными» функциональными группами в органическом заместителе необходимы мономеры в виде алкокси-, хлор- и амино-органосиланов с соответствующими «полярными» функциями. Можно выделить три основных подхода к получению кремнийорганических продуктов: (1) прямой синтез, (2) реакция Гриньяра, (3) реакция гидросилилирования – применение этих подходов не позволяет получать функционализированные кремнийорганические субстраты с «полярной» функцией в органическом обрамлении. Однако, казалось бы, можно вводить «полярные» функции в готовые кремнийорганические продукты, полученные тремя основными методами, о которых говорилось выше. Не смотря на такую внешнюю простоту, поставленная задача остается нерешенной по сей день, кроме единичных случаев [2]. Дело в том, что классические способы введения «полярных» функций в органические заместители, используемые в химии, оказываются неприменимы к кремнийорганическим субстратам из-за относительно жестких условий реакций: использование кислот, оснований, окислителей, восстановителей, металлов переменной валентности, протонные растворители и т.п. – в этих условиях кремнийорганические субстраты подвергаются распаду с разрывом Si−O-, Si−Cl-, Si−N- и Si−C- связей и, в итоге, суммарный выход продукта составляет не более 25 – 30%, либо являются крайне ограниченными, чтобы их можно было использовать на реальных объектах [3]. Следовательно, существующие методы введения «полярных» групп, таких как карбонильная-, нитро-, амино-, алкокси и др., в органические молекулы не применимы к кремнийорганическим субстратам. В связи с этим, проблема разработка общей методологии к получению хлор-, амино-, и алкокси-органосиланов с «полярными» функциональными группами в органическом заместителе остается нерешенной. Таким образом, можно выделить два основных концептуальных подхода к получению органосиланов с «полярной» функциональной группой в органическом заместителе. Рассмотрим их на примере получения функционализированных арилсиланов, как наиболее перспективных объектов исследования: (1) введение «полярной» функции в арилсиланы (а), модификация «скрытой» (алкильной, винильной и аллильной) функциональной группы в арилсиланах в соответствующую «полярную» (b) [3]; (2) cилирование аренов с «полярной» функциональной группой с целью получения соответствующих функционализированных арилсиланов [4]. Про первый подход (1) получения органосиланов с «полярной» функцией в органическом заместителе было сказано выше [3]. Что касается второго подхода (2), то несмотря на, что существует множество каталитических систем, позволяющих получать различные арилсиланы, они реализованы на получении триалкиларилсиланов, которые не представляют никакого практического интереса для получение полиорганосилоксанов с «полярной» функцией в органическом обрамлении [4]. Следовательно, для создания новых типов термо- и морозостойких, механически прочных и амфифильных полиорганосилоксановых материалов, которые потенциально найдут активное применение в науке, технике, медицине и др. отраслях человеческой деятельности, необходимо разработать общую методологию получения мономеров: алкокси-, хлор- и амино-органосиланов с «полярными» функциями в органическом заместителе. Кроме того, практически важно, чтобы данные подходы основывались на относительно простых реакционных условиях, дешевых и коммерчески доступных каталитических системах, окислителях и восстановителях. Далее, на основе полученной мономерной базы реактивов отработать методики получения соответствующих полиорганосилоксанов, в качестве перспективных материалов для нового поколения высокотехнологичных приборов, устройств и механизмов. Список литературы: [1]. Mark J. E. Acc. Chem. Res. 2004, 37, 946-953 [2]. (a) Batra A., Cohen C., Kim H., Winey K. I., Ando N., Gruner S. M. Macromolecules. 2006, 39, 1630-1638; (b) Zhang A., Deng W., Lin Y., Ye J., Dong Y., Lei Y., Chen H. Journal of Biomaterials Science, Polymer Edition. 2014, 25, 13, 1346–1361; (c) Zhang A., Yang L., Lin Y., Yan L., Lu H., Wang L. J. APPL. POLYM. SCI. 2013, 129, 5, 2435–2442; (d) Ganicz T., Stańczyk W. Materials. 2009, 2, 95-128 [3]. (a) Liu H., Kondo S., Takeda N., Unno M. JACS. 2008, 130, 10074–10075; (b) Ghatge N. D., Mohite S. S. Polyhedron. 1987, 6, 3, 435-440. [4]. Cheng C., Hartwig J. F. Chem. Rev., 2015, 115, 17, 8946–8975.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---