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 20-73-00350

НазваниеАлкоксиамины с изменяемой реакционной способностью: платформа для развития синтеза полимеров методом полимеризации с обратимым ингибированием роста цепи.

РуководительПархоменко Дмитрий Александрович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирская обл

Период выполнения при поддержке РНФ

07.2020 - 06.2022

Конкурс№49 - Конкурс 2020 года «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, 03-301 - Синтез и химические превращения макромолекул

Ключевые слованитроксильные радикалы, алкоксиамины, полимеризация, 1,3- диполярное циклоприсоедиение, ЯМР спектроскопия

Код ГРНТИ31.25.19

СтатусУспешно завершен

---

 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

---

Аннотация
Благодаря своим уникальным свойствам нитроксильные радикалы и алкоксиамины находят широкое применение в различных областях: материаловедении, синтетической химии, катализе, микроэлектронике. При нагревании алкоксиамины R1R2NOR3 обратимо распадаются гомолитически с образованием стабильного нитроксильного радикала R1R2NO и углерод центрированного радикала R3. Существование данной реакции позволяет использовать алкоксиамины в качестве инициаторов одного из видов радикальной полимеризации с обратимым ингибированием роста полимерной цепи, а именно радикальной полимеризации в присутствии нитроксильных радикалов (РКП НР). Этот метод позволяет получать узкодисперсные полимерные материалы заданной структуры. Известно, что эффективность процесса РКП НР зависит в основном от значения констант скоростей обратимой реакции гомолиза алкоксиамина. Это приводит к тому, что в большинстве случаев процесс РКП НР проводят при температурах выше 100°С. А в виду того, что процесс РКП НР достаточно длительный (10-20 ч и более) энергетические затраты на производство полимерного материала оказываются довольно высоки. Снизить затраты можно было бы при использовании более термически лабильных алкоксиаминов, что позволило бы снизить температуру полимеризации. Однако алкоксиамин, способный контролировать полимеризацию при, скажем, 60°С, оказывается недостаточно термически стабильным при комнатной температуре, что усложняет его синтез, транспортировку и хранение. Тем самым приводит к дополнительным затратам. Идеальным являлся бы алкоксиамин термически стабильный при синтезе, транспортировке и хранении, тем самым минимизируя затраты на поддержание температурного режима, а при введении в реакционную смесь, претерпевал бы перестройку с образованием термически лабильного соединения, позволяя проводить полимеризацию при более низкой температуре. Одним из способов добиться данного результата является недавно предложенный нами подход (Edeleva M. et al. Versatile approach to activation of alkoxyamine homolysis by 1, 3-dipolar cycloaddition for efficient and safe nitroxide mediated polymerization //Chemical communications. – 2019. – Т. 55. – №. 2. – С. 190-193.), основанный на использование алкоксиаминов на основе 3-имидазолин-3-оксид-1-оксилов, которые обладают хорошей термической стабильностью, однако в среде мономера вступают в реакцию 1,3-диполярного циклоприсоединения с мономером, образуя термически более лабильное соединение, способное эффективно инициировать и контролировать процесс РКП НР при температуре ниже 100°С. Данный проект направлен на развитие вышеописанного подхода и его применение для полимеризации широкого круга мономеров.

Ожидаемые результаты
Основным результатом выполнения проекта будет разработка методики «активации» гомолиза алкоксиамина, универсальная для широкого круга мономеров и позволяющая понизить температуру полимеризации на 30-40°С по сравнению с «не активированной» формой алкоксиамина. В рамках реализации проекта будет решена фундаментальная задача определения зависимости скорости 1,3-диполярного циклоприсоединения мономера к 3-имидазолин-3-оксид-1-оксилам и алкоксаминам на их основе в зависимости как от структуры самих мономеров, так и от типа заместителей в 3-имидазолин-3-оксид-1-оксилах. Так же будет проведен анализ влияния структуры мономера, использованного для «активации» алкоксиамина на величину изменения процесса гомолиза. Предполагаемые результаты полностью соответствуют мировому уровню, что подтверждается целым рядом публикаций, направленных на поиск подходов к изменению скорости гомолиза алкоксиаминов [Gryn’ova G., Smith L. M., Coote M. L. Computational design of pH-switchable control agents for nitroxide mediated polymerization //Physical Chemistry Chemical Physics. – 2017. – Т. 19. – №. 34. – С. 22678-22683; Audran G. et al. Enzymatic triggering of C–ON bond homolysis of alkoxyamines //Organic Chemistry Frontiers. – 2019. – Т. 6. – №. 21. – С. 3663-3672 и др.]. Результаты реализации проекта могут быть использованы при производстве высококачественных полимерных материалов с заданной структурой и состава.

---

 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

---