Complexos de rutênio(II) coordenados à Bases de Schiff derivadas de cicloalquilaminas como precursores catalíticos para ROMP de norborneno e ATRP de metacrilato de metila

Abstract

A investigação de sistemas catalíticos duais capazes de mediar as reações de polimerização por abertura de anel via metátese (ROMP) e de polimerização radicalar por transferência de átomo (ATRP) simultaneamente é de grande interesse e importância na obtenção de novos materiais com potencial de aplicação. Neste estudo, novos complexos de rutênio(II) coordenados a diferentes bases de Schiff derivadas de cicloalquilaminas (ciclopentil 1a, cicloexil 1b, cicloheptil 1c e ciclooctil 1d) foram sintetizados: [RuCl(CyPen-Salen)(PPh3)2] 2a, [RuCl(CyHex-Salen)(PPh3)2] 2b, [RuCl(CyHep-Salen)(PPh3)2] 2c e [RuCl(CyOct-Salen)(PPh3)2] 2d. As bases de Schiff e seus respectivos complexos de rutênio foram caracterizados por FTIR, UV-Vis, RMN e voltametria cíclica. Os complexos planejados foram avaliados como precursores catalíticos em reações de ROMP de norborneno (NBE) e em reações de ATRP de metacrilato de metila (MMA). As sínteses de polinorborneno (poliNBE) via ROMP com os complexos 2a-d como pré-catalisadores foram avaliadas sob diferentes condições de reação ([HCl]/[Ru], [EDA]/[Ru], [NBE]/[Ru] e temperatura). Os melhores rendimentos de poliNBE foram obtidos a 50 °C com razão molar [NBE]/[HCl]/[Ru] = 5000/25/1 na presença de 5 µL de EDA por 60 minutos. A polimerização de MMA via ATRP foi conduzida usando os complexos 2a-d na presença de etil-α-bromoisobutirato (EBiB) como iniciador. Os testes catalíticos foram avaliados em função do tempo de reação usando a razão molar [MMA]/[EBiB]/[Ru] = 1000/2/1. Todos os experimentos via ATRP foram conduzidos à 85 °C. A correlação linear do ln([MMA]0/[MMA]) em função do tempo na ATRP de MMA mediada pelos complexos 2a-d indica que a concentração de radicais permanece constante durante a polimerização. As massas moleculares aumentaram linearmente com a conversão com a diminuição dos valores de IPD, no entanto, as massas moleculares experimentais foram maiores do que as massas moleculares teóricas.

The investigation of dual catalytic systems able to mediate simultaneously ring-opening metathesis polymerization (ROMP) and atom-transfer radical polymerization (ATRP) reactions is of great interest and importance in obtaining new materials with potential for application. In the study, ruthenium(II) complexes of Schiff base derived from cycloalkylamines (cycloalkyl = cyclopentyl 1a, cyclohexyl 1b, cycloheptyl 1c and cyclooctyl) 1d were synthesized: [RuCl(CyPen-Salen)(PPh3)2] 2a, [RuCl(CyHex-Salen)(PPh3)2] 2b, [RuCl(CyHep-Salen)(PPh3)2] 2c and [RuCl(CyOct-Salen)(PPh3)2] 2d. The Schiff bases 1a-d and their respective RuII complexes 2a-d were characterized by FTIR, UV-Vis, NMR, and cyclic voltammetry. The complexes 2a-d were evaluated as catalytic precursors for ROMP of norbornene (NBE) and for ATRP of methyl methacrylate (MMA). The syntheses of polynorbornene (polyNBE) via ROMP with complexes 2a-d as pre-catalysts were evaluated under different reaction conditions ([HCl]/[Ru], [EDA]/[Ru], [NBE]/[Ru], and temperature). The highest yields of polyNBE were obtained with [NBE]/[HCl]/[Ru] = 5000/25/1 molar ratio in the presence of 5 µL of EDA for 60 minutes at 50 °C. MMA polymerization via ATRP was conducted using the complexes 2a-d in the presence of ethyl-α-bromoisobutyrate (EBiB) as initiator. The catalytic tests were evaluated as a function of the reaction time using the initial molar ratio of [MMA]/[EBiB]/[Ru] = 1000/2/1 at 85 °C. The linear correlation of ln([MMA]0/[MMA]) and time clearly indicates that the concentration of radicals remains constant during the polymerization and that the ATRP of MMA mediated by 2a-d proceeds in a controlled manner. Molecular weights increased linearly with conversion, however, the experimental molecular weights were higher than the theoretical ones.