RU2421496C1 - Method of producing poly-beta-pinene - Google Patents
Method of producing poly-beta-pinene Download PDFInfo
- Publication number
- RU2421496C1 RU2421496C1 RU2010123085/05A RU2010123085A RU2421496C1 RU 2421496 C1 RU2421496 C1 RU 2421496C1 RU 2010123085/05 A RU2010123085/05 A RU 2010123085/05A RU 2010123085 A RU2010123085 A RU 2010123085A RU 2421496 C1 RU2421496 C1 RU 2421496C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pinene
- hfip
- polymerization
- carried out
- reaction
- Prior art date
Links
Landscapes
- Addition Polymer Or Copolymer, Post-Treatments, Or Chemical Modifications (AREA)
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к способу получения поли-β-пинена путем бескислотной полимеризации β-пинена, одного из представителей природных терпенов.The present invention relates to a method for producing poly-β-pinene by acid-free polymerization of β-pinene, one of the representatives of natural terpenes.
Поли-β-пинен (ПБП) является одним из важнейших коммерчески важных полимеров группы терпеновых смол, что определяется в первую очередь доступностью соответствующего мономера, β-пинена, который содержится в больших количествах в возобновляемом сырье - скипидаре хвойных пород растений. В США ПБП ежегодно производится в масштабах нескольких тысяч тонн. Так, компания Hercules Inc. (Wilmington, Delawar, USA, www.herc.com) выпускает различные модификации ПБП под общим названием Piccolyte S, которые находят широкое применение в промышленности для производства термопластичных и чувствительных к давлению адгезионных добавок при производстве клеев или клеев-расплавов, герметизирующих и электроизоляционных материалов, пленок для покрытия биологических образцов Poly-β-pinene (PBP) is one of the most important commercially important polymers of the terpene resin group, which is determined primarily by the availability of the corresponding monomer, β-pinene, which is contained in large quantities in renewable raw materials - turpentine conifers. In the United States, FSN is produced annually at several thousand tons. So, Hercules Inc. (Wilmington, Delawar, USA, www.herc.com) produces various modifications of FBP under the general name Piccolyte S, which are widely used in industry for the production of thermoplastic and pressure-sensitive adhesive additives in the production of adhesives or hot melt adhesives, sealing and insulating materials films for coating biological samples
Характеристики получаемого при этом ПБП, такие как средний молекулярный вес, дисперсия, угол вращения плоскости поляризации света, температура стеклования и термическая стабильность могут изменяться в широких пределах в зависимости от природы инициатора и условий проведения полимеризации.The characteristics of the resulting PBP, such as the average molecular weight, dispersion, rotation angle of the plane of polarization of light, glass transition temperature and thermal stability can vary widely depending on the nature of the initiator and the polymerization conditions.
К числу основных недостатков описанных в литературе способов получения поли-β-пинена путем кислотной полимеризации β-пинена следует прежде всего отнести использование в качестве инициаторов значительных количеств кислот Льюиса (иногда в сочетании с дополнительными активаторами), что обуславливает необходимость проведения реакции в инертной атмосфере и исключения следов воды, а также применения водной обработки реакционных смесей, процедур экстракции органическими растворителями, нейтрализации и удаления продуктов гидролиза используемых кислот Льюиса. Все это приводит к заметному снижению выхода ПБП и необходимости дополнительной очистки получаемого продукта. Указанные недостатки не только увеличивают трудоемкость производства ПБП, но и создают проблемы экологического характера из-за загрязнения окружающей среды отходами производства ПБП. Дополнительные технические сложности проведения реакции в условиях катионного инициирования вызываются необходимостью проведения реакции при строгом контроле температурного режима, так как при повышении температуры на 10-20°C может существенно снижаться молекулярный вес полимера. Кроме того, ПБП, получаемый с использованием органических добавок как активаторов, обязательно содержит в своем составе фрагмент молекулы активатора, что может неблагоприятно сказываться на свойствах продукта.The main disadvantages of the methods described in the literature for the preparation of poly-β-pinene by acid polymerization of β-pinene include, first of all, the use of significant amounts of Lewis acids (sometimes in combination with additional activators) as initiators, which necessitates a reaction in an inert atmosphere and elimination of traces of water, as well as the use of water treatment of reaction mixtures, extraction procedures with organic solvents, neutralization and removal of hydrolysis products Lewis acids being operated. All this leads to a noticeable decrease in the yield of PBP and the need for additional purification of the resulting product. These shortcomings not only increase the complexity of the production of FSN, but also create environmental problems due to environmental pollution by the production of FSN. Additional technical difficulties in carrying out the reaction under conditions of cationic initiation are caused by the need to carry out the reaction with strict control of the temperature regime, since the molecular weight of the polymer can significantly decrease with an increase in temperature by 10–20 ° C. In addition, PBP obtained using organic additives as activators necessarily contains a fragment of the activator molecule, which can adversely affect the properties of the product.
Типичным является пример получения поли-β-пинена путем катионной полимеризации β-пинена в среде органического инертного растворителя - смеси ароматических углеводородов под действием кислоты Льюиса, а именно AlEt3/H2O, которая служит инициатором, в присутствии различных сокатализаторов, например, трет-бутилхлорида (G.D.Malpass, Jr., US Patent, 4487901, 1984). Процесс осуществляют следующим образом: к раствору 36 ммоля AlEt3 в 300 мл смеси ароматических углеводородов в инертной атмосфере при 0°C прибавляют при перемешивании 36 ммолей воды в течение 30 мин, после чего продолжают перемешивание еще 50 мин. Затем температуру поднимают до 23°C и добавляют 102 г β-пинена и, продолжая перемешивание, вводят 55 ммолей трет-бутилхлорида в течение 60 мин с такой скоростью, чтобы температура не поднималась выше 50-70°C. Далее реакционную смесь обрабатывают водой при интенсивном перемешивании в течении 5 мин. Отделают органический слой и его повторно промывают водой. Органическую фазу далее подвергают перегонке с перегретым паром при 240°C. Выход твердого полимера составляет 81%.A typical example is the preparation of poly-β-pinene by cationic polymerization of β-pinene in an organic inert solvent - a mixture of aromatic hydrocarbons under the action of a Lewis acid, namely AlEt 3 / H 2 O, which serves as an initiator in the presence of various cocatalysts, for example, tert -butyl chloride (GDMalpass, Jr., U.S. Patent, 4487901, 1984). The process is carried out as follows: to a solution of 36 mmol AlEt 3 in 300 ml of a mixture of aromatic hydrocarbons in an inert atmosphere at 0 ° C, 36 mmoles of water are added with stirring over 30 minutes, after which stirring is continued for another 50 minutes. Then the temperature was raised to 23 ° C and 102 g of β-pinene was added and, while stirring, 55 mmol of tert-butyl chloride was added over 60 minutes at such a rate that the temperature did not rise above 50-70 ° C. Next, the reaction mixture is treated with water with vigorous stirring for 5 minutes. The organic layer was separated and washed again with water. The organic phase is further distilled with superheated steam at 240 ° C. The yield of solid polymer is 81%.
За прототип принят способ получения поли-β-пинена путем катионной полимеризации β-пинена в среде инертного органического растворителя, например, толуола, под действием кислоты Льюиса, а именно дихлорид этилалюминия, который используют в качестве инициатора (C2H5AlCl2) (R.P.F.Quine, J.А.А.М.Castro, "Polymerization of β-Pinene with Ethylalumnium Dichloride (C2H5AlCl2)", Journal of Applied Science, 2001, 82, 2558).The prototype adopted a method of producing poly-β-pinene by cationic polymerization of β-pinene in an inert organic solvent, for example, toluene, under the action of a Lewis acid, namely ethyl aluminum dichloride, which is used as an initiator (C 2 H 5 AlCl 2 ) ( RPFQuine, J.A.A.M. Castro, "Polymerization of β-Pinene with Ethylalumnium Dichloride (C 2 H 5 AlCl 2 )", Journal of Applied Science, 2001, 82, 2558).
Процесс осуществляют следующим образом: к раствору 20 г C2H5AlCl2 в 700 мл толуола, помещенному в 3 л реактор, снабженный мешалкой и охлаждаемой рубашкой, в токе азота прибавляют в течение двух часов 611.1 г. β-пинена, поддерживая температуру +10°C. По окончании прибавления перемешивание продолжают еще 90 мин, после чего обрабатывают смесь водой и отделяют органический слой. Последний далее последовательно промывают разбавленной соляной кислотой, 1% NaOH, 2% лимонной кислотой и снова водой. После сушки над молекулярными ситами раствор тщательно фильтруют через диатомит для удаления взвешенных частиц. Растворитель удаляют отгонкой при атмосферном давлении при нагревании примерно до 140°C, после чего остаток перегоняют с перегретым паром при 200°C. Получено 315.6 г (выход 52%) поли-β-пинена в виде белого порошка со средним молекулярным весом Mn=2432.The process is carried out as follows: to a solution of 20 g of C 2 H 5 AlCl 2 in 700 ml of toluene, placed in a 3 L reactor, equipped with a stirrer and a cooled jacket, 611.1 g of β-pinene are added in a stream of nitrogen for two hours, maintaining the temperature + 10 ° C. After the addition is complete, stirring is continued for another 90 minutes, after which the mixture is treated with water and the organic layer is separated. The latter is further washed successively with dilute hydrochloric acid, 1% NaOH, 2% citric acid and again with water. After drying over molecular sieves, the solution is carefully filtered through diatomite to remove suspended particles. The solvent was removed by distillation at atmospheric pressure while heating to about 140 ° C, after which the residue was distilled with superheated steam at 200 ° C. Received 315.6 g (yield 52%) of poly-β-pinene in the form of a white powder with an average molecular weight of M n = 2432.
К числу основных недостатков прототипа, как и других описанных в литературе способов катионной полимеризации, следует прежде всего отнести: а) использование в качестве инициаторов значительных количеств кислот Льюиса, что обуславливает необходимость проведения реакции в инертной атмосфере и в отсутствие следов воды; б) необходимость использования многостадийной процедуры выделения целевого продукта, включающей стадии водной обработки реакционных смесей, их нейтрализации и удаления продуктов гидролиза используемых кислот Льюиса и в) необходимость дополнительной очистки получаемого продукта перегонкой с перегретым паром. Эти недостатки не только увеличивают трудоемкость производства ПБП и снижают выход целевого продукта, но и создают проблемы экологического характера по причине загрязнения окружающей среды отходами производства ПБП. Кроме того, дополнительные сложности проведения реакции в условиях катионного инициирования вызываются необходимостью проведения реакции при строгом контроле температурного режима, так как, например, при повышении температуры на 10-20°C при проведении полимеризации по прототипу может существенно снижаться молекулярный вес полимера (более чем вдвое, как показано в цитированной работе).The main disadvantages of the prototype, as well as the other methods of cationic polymerization described in the literature, include, first of all: a) the use of significant amounts of Lewis acids as initiators, which necessitates the reaction in an inert atmosphere and in the absence of traces of water; b) the need to use a multi-stage procedure for the isolation of the target product, which includes the stages of water treatment of the reaction mixtures, their neutralization and removal of the hydrolysis products of the used Lewis acids, and c) the need for additional purification of the resulting product by distillation with superheated steam. These shortcomings not only increase the complexity of the production of FSN and reduce the yield of the target product, but also create environmental problems due to environmental pollution by production of FSN. In addition, additional difficulties in carrying out the reaction under conditions of cationic initiation are caused by the need to carry out the reaction under strict control of the temperature regime, since, for example, when the temperature is increased by 10-20 ° C, the polymer’s molecular weight can significantly decrease by more than half as shown in the cited paper).
Задачей настоящего изобретения является создание эффективного и экологически безопасного способа получения поли-β-пинена, позволяющего существенно упростить процесс и повысить выход целевого продукта благодаря исключению необходимости использования кислот Льюиса.The objective of the present invention is to provide an effective and environmentally friendly method for producing poly-β-pinene, which can significantly simplify the process and increase the yield of the target product due to the elimination of the need to use Lewis acids.
Поставленная задача достигается предлагаемым способом получения поли-β-пинена путем катионной полимеризации β-пинена в среде органического растворителя в присутствии инициатора, отличительной особенностью которого является то, что в качестве органического растворителя и одновременно инициатора реакции используют 1,1,1,3,3,3-гексафторизопроипанол (ГФИП).The problem is achieved by the proposed method for producing poly-β-pinene by cationic polymerization of β-pinene in an organic solvent in the presence of an initiator, the distinguishing feature of which is that 1,1,1,3,3 are used as an organic solvent and at the same time a reaction initiator , 3-hexafluoroisopropanol (HFIP).
Процесс проводят при мольном соотношения β-пинен: ГФИП, равном 1:2-20 при температуре от 0°C до +60°C. Выход поли-β-пинена близок к количественному (95-99%). Выделение полимера не требует какой-либо обработки реакционной смеси и стадий дополнительной очистки, а достигается простой отгонкой ГФИП, который может быть регенерирован с выходом до 85%.The process is carried out at a molar ratio of β-pinene: HFIP equal to 1: 2-20 at a temperature from 0 ° C to + 60 ° C. The yield of poly-β-pinene is close to quantitative (95-99%). Isolation of the polymer does not require any processing of the reaction mixture and additional purification steps, but is achieved by simple distillation of the HIPP, which can be regenerated in up to 85% yield.
Процесс полимеризации β-пинена можно проводить в смеси ГФИП и дополнительного органического растворителя (сорастворителя), выбранного из группы, включающей галогензамещенный углеводород, например, хлористый метилен, либо ароматический углеводород, например, толуол, что позволяет в некоторых случаях уменьшить количество применяемого ГФИП до мольного соотношения β-пинен: ГФИП: органический растворитель 1:2-10:0.2-2.The polymerization of β-pinene can be carried out in a mixture of HFIP and an additional organic solvent (co-solvent) selected from the group comprising a halogen-substituted hydrocarbon, for example, methylene chloride, or an aromatic hydrocarbon, for example, toluene, which in some cases reduces the amount of applied HFIP to molar ratios of β-pinene: HFIP: organic solvent 1: 2-10: 0.2-2.
Также возможно проведение полимеризации β-пинена в среде ГФИП в присутствии катализатора, выбранного из группы кремнийсодержащих производных, включающей триметилсилилхлорид (TMSCl), триметилсилилтрифлат (TMSOTf), что также позволяет уменьшить количество ГФИП и существенно увеличивает скорость реакции.It is also possible to polymerize β-pinene in HFIP medium in the presence of a catalyst selected from the group of silicon-containing derivatives, including trimethylsilyl chloride (TMSCl), trimethylsilyl triflate (TMSOTf), which also reduces the amount of HFIP and significantly increases the reaction rate.
Способ полимеризации β-пинена, согласно настоящему изобретению, проводят путем смешения мономера с растворителем, в роли которого может быть использован как 1,1,1,3,3,3-гексафторизопроипанол (ГФИП), так и смесь последнего с такими сорастворителями, как, например, хлористый метилен или толуол. Мольные соотношения мономер: ГФИП могут варьироваться в пределах от 1:2 до 1:20; в случае использования сорастворителей обычное соотношение мономер: ГФИП: сорастворитель = 1:2-10:0.2-2. Реакцию проводят при интенсивном перемешивании с помощью магнитной или механической мешалки или, альтернативно, с использованием вращающейся круглодонной колбы роторного испарителя. Не требуется использования инертной атмосферы и специальной осушки реагентов и растворителя. Температура реакции задается использованием термостатированной бани, и она может варьироваться от 0°C до +20°C. Возможно также проведение реакции при повышенной температуре (предпочтительно при +60°C), что достигается путем нагревания реакционной массы при температуре кипения растворителя с обратным холодильником. Возможно также использование катализаторов, например, таких как триметилсилилхлорид или триметилсилилтрифлат, что позволяет резко сократить время проведения реакции при температурах 0°C-5°C.The method of polymerization of β-pinene, according to the present invention, is carried out by mixing the monomer with a solvent, in the role of which can be used 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol (HFIP), or a mixture of the latter with cosolvents such as for example, methylene chloride or toluene. The molar ratios of monomer: HFIP can vary from 1: 2 to 1:20; in the case of using cosolvents, the usual ratio of monomer: GFIP: cosolvent = 1: 2-10: 0.2-2. The reaction is carried out with vigorous stirring using a magnetic or mechanical stirrer or, alternatively, using a rotating round-bottom flask of a rotary evaporator. No inert atmosphere or special drying of reagents and solvent is required. The reaction temperature is set using a thermostated bath, and it can vary from 0 ° C to + 20 ° C. It is also possible to carry out the reaction at an elevated temperature (preferably at + 60 ° C), which is achieved by heating the reaction mass at the boiling point of the solvent under reflux. It is also possible to use catalysts, for example, such as trimethylsilyl chloride or trimethylsilyl triflate, which can dramatically reduce the reaction time at temperatures of 0 ° C-5 ° C.
Во всех случаях реакция начинается почти немедленно после смешения мономера с растворителем, что проявляется в образовании эмульсии белого цвета, плотность которой со временем возрастает. Полнота прохождения полимеризации контролировалась по данным 1H ЯМР-спектров (исчезновение характеристичных сигналов β-пинена), выполненных для периодически отбираемых проб. По окончании реакции растворитель удаляют упариванием в вакууме (400 мбар). ПБП обычно образуется в виде белого порошка, который при необходимости дополнительно высушивают в вакууме от следов растворителя. Выход полимера обычно превышает 95%.In all cases, the reaction begins almost immediately after the monomer is mixed with the solvent, which manifests itself in the formation of a white emulsion, the density of which increases with time. The completeness of polymerization was monitored according to the data of 1 H NMR spectra (the disappearance of characteristic β-pinene signals) performed for periodically taken samples. At the end of the reaction, the solvent was removed by evaporation in vacuo (400 mbar). PBP is usually formed as a white powder, which, if necessary, is further dried in vacuo from traces of solvent. The polymer yield usually exceeds 95%.
Сущность изобретения состоит в том, что впервые обнаружена способность фторированных спиртов выступать в роли одновременно и инициатора и среды для проведения полимеризации β-пинена в отсутствие каких-либо дополнительных кислотных инициаторов (бескислотное инициирование, БКИ). Оптимальным растворителем для проведения реакции является 1,1,1,3,3,3-гексафторизопроипанол (ГФИП). Реакция протекает при простом смешении мономера с ГФИП как таковым или в присутствии сорастворителя. Температура реакции может варьироваться в пределах от 0° до 60°C. Выделение целевого полимера не требует какой-либо обработки реакционной смеси, а достигается простым удалением растворителя, что резко упрощает процедуру выделения ПБП и делает возможным почти полную регенерацию применяемого растворителя. Таким образом, весь процесс получения ПБП включает только две раздельные операции, а именно смешение реагентов и удаление растворителя. Выход полимера обычно близок к количественному, и его дополнительная очистка не требуется; процесс не сопровождается образованием каких-либо отходов и поэтому может считаться экологически безопасным.The essence of the invention lies in the fact that for the first time the ability of fluorinated alcohols to act as both the initiator and the medium for the polymerization of β-pinene in the absence of any additional acid initiators (acid-free initiation, BKI) was discovered. The optimal solvent for the reaction is 1,1,1,3,3,3-hexafluoroisopropanol (HFIP). The reaction proceeds by simple mixing of the monomer with HFIP as such or in the presence of a co-solvent. The reaction temperature can vary from 0 ° to 60 ° C. Isolation of the target polymer does not require any processing of the reaction mixture, but is achieved by simple removal of the solvent, which greatly simplifies the procedure for the isolation of PBP and makes it possible to almost completely regenerate the solvent used. Thus, the whole process of obtaining PBP includes only two separate operations, namely, mixing the reagents and removing the solvent. The polymer yield is usually close to quantitative, and its additional purification is not required; the process is not accompanied by the generation of any waste and therefore can be considered environmentally friendly.
Получаемый при этом ПБП по своим характеристикам не уступает или даже превосходит ПБП, получаемый в стандартных условиях катионной полимеризации под действием различных кислот Льюиса. Так, средневесовой молекулярный вес (Mw) для ПБП, полученного с использованием различных кислот Льюиса может составлять 2842 (AlCl3, M.T.Barros, K.T.Petrova, A.M.Ramos, "Potentially Biodegradable Polymers Based on α- or β-Pinene and Sugar Derivatives or Styrene Obtained under Normal Coditions and Microwave Irradiation", Eur. J. Org. Chem. 2007, 1357), 2400 (EtAlCl2, R.P.F.Guine, J.A.A.M.Castro, "Polymerization of β-Pinene with EtAlCl2 (C2H5AlCl2)", J. Appl. Polym. Sci. 2001, 82, 2558) или 1670 (ZrCl4, F.Cataldo, D.Capitani, M.Gobbino, O.Ursini, F.Forlini, "Determination of Chemical Structure of Poly β-Pinene by NMR Spectroscopy", Journal of Macromolecular Science, Part A: Pure and Applied Chemistry, 2008, 45, 839). Для ПБП, получаемого в условиях БКИ, т.е. в условиях предлагаемого способа, Mw может колебаться в пределах от 2501 до 3847. По данным элементного анализа состав такого полимера в точности соответствует брутто-формуле C2H8, что свидетельствует об отсутствии каких-либо посторонних включений.The resulting PBP in its characteristics is not inferior to or even superior to the PBP obtained under standard conditions of cationic polymerization under the action of various Lewis acids. Thus, the weight average molecular weight (M w ) for a PBP obtained using various Lewis acids can be 2842 (AlCl 3 , MT Barros, KTPetrova, AMRamos, Potentially Biodegradable Polymers Based on α- or β-Pinene and Sugar Derivatives or Styrene Obtained under Normal Coditions and Microwave Irradiation ", Eur. J. Org. Chem. 2007, 1357), 2400 (EtAlCl 2 , RPFGuine, JAAMCastro," Polymerization of β-Pinene with EtAlCl 2 (C 2 H 5 AlCl 2 ) ", J. Appl. Polym. Sci. 2001, 82, 2558) or 1670 (ZrCl 4 , F. Cataldo, D. Capitani, M. Gobbino, O.Ursini, F. Forlini, "Determination of Chemical Structure of Poly β-Pinene by NMR Spectroscopy ", Journal of Macromolecular Science, Part A: Pure and Applied Chemistry, 2008, 45, 839). For PBP obtained in terms of the BKI, i.e. under the conditions of the proposed method, Mw can range from 2501 to 3847. According to elemental analysis, the composition of such a polymer exactly corresponds to the gross formula C 2 H 8 , which indicates the absence of any impurities.
Важно также, что удельное вращение плоскости поляризации света для образцов, полученных нами в условиях БКИ, обычно составляет [a]D=-21-35°, в то время как для полимеризации под действием кислот Льюиса типично получение ПБП с [a]D=-9.3° (F.Citaldo, М.Gobbino, О.Ursini, G.Angelini, "A Study on the Optically Active Polymer Polyβ-pinene", J. Macromol. Set, Part A: Pure and Applied Chemistry, 2007, 44, 1225). Эти данные свидетельствуют о том, что в условиях БКИ резко подавляется возможность рацемизации ПБП, обычно протекающая при наличии в среде кислот Льюиса.It is also important that the specific rotation of the plane of polarization of light for the samples obtained by us under the conditions of BKI is usually [a] D = -21-35 °, while for polymerization under the action of Lewis acids it is typical to obtain PBP with [a] D = -9.3 ° (F. Citaldo, M. Gobbino, O. Ursini, G. Angelini, "A Study on the Optically Active Polymer Polyβ-pinene", J. Macromol. Set, Part A: Pure and Applied Chemistry, 2007, 44 , 1225). These data indicate that, under the conditions of BKI, the possibility of racemization of PBP, which usually occurs when Lewis acids are present in the medium, is sharply suppressed.
Способность ГФИП выступать в роли инициатора катионной полимеризации алкенов, эквивалентного традиционно используемым кислотам Льюиса, беспрецедентна и ранее никогда не наблюдалась. Неожиданность наблюдаемого эффекта усугубляется также тем обстоятельством, что по своей кислотности по Бренстеду ГФИП гораздо слабее уксусной кислоты и сравним с фенолом, которые абсолютно не способны вызывать полимеризацию каких-либо алкенов.The ability of HFIP to act as the initiator of the cationic polymerization of alkenes, equivalent to the traditionally used Lewis acids, is unprecedented and has never been observed before. The unexpectedness of the observed effect is also exacerbated by the fact that, according to Bronsted acidity, the GPI is much weaker than acetic acid and is comparable to phenol, which are absolutely not capable of causing any alkenes to polymerize.
Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого способа получения ПБП полимеризацией β-пинена при использовании ГФИП в качестве инициатора и среды, состоит в упрощении технологии процесса, поскольку реакция не требует использования кислот Льюиса в качестве дополнительных инициаторов; полимеризация в условиях предлагаемого способа не требует тщательного исключения следов влаги и применения охлаждения и может проводиться в стандартной аппаратуре при комнатной температуре; процесс включает лишь две раздельные операции, а именно смешение мономера и растворителя и удаление растворителя; выделение получаемого ПБП требует только удаления растворителя, благодаря чему достигается практически количественный выход полимера, не требующего дополнительной очистки, так как в предлагаемых условиях БКИ не образуется каких-либо побочных продуктов, а используемый растворитель может быть почти полностью регенерирован, что делает этот процесс безотходным и экологически безопасным. Преимуществом предлагаемого способа является то, что образцы ПБП, получаемые в условиях БКИ, обычно имеют более высокий молекулярный вес и величину удельного вращения плоскости поляризации по сравнению с полученными в условиях инициирования реакции кислотами Льюиса.The technical result obtained by the implementation of the proposed method for the production of PBP by polymerization of β-pinene using HFIP as an initiator and a medium consists in simplifying the process technology, since the reaction does not require the use of Lewis acids as additional initiators; polymerization under the conditions of the proposed method does not require careful elimination of traces of moisture and the use of cooling and can be carried out in standard equipment at room temperature; the process involves only two separate operations, namely, mixing the monomer and the solvent and removing the solvent; the isolation of the resulting PBP only requires removal of the solvent, due to which an almost quantitative yield of polymer is obtained, which does not require additional purification, since under the proposed conditions, no side products are formed, and the solvent used can be almost completely regenerated, which makes this process waste-free and environmentally friendly. The advantage of the proposed method is that the PBP samples obtained under the conditions of a BKI, usually have a higher molecular weight and specific rotation of the plane of polarization compared to those obtained under the conditions of reaction initiation by Lewis acids.
Пример 1 (опыт 5, таблица)Example 1 (experiment 5, table)
К 12.0 г (0.088 моль) β-пинена, помещенного в круглодонную колбу на 500 мл, вращающуюся на роторном испарителе (максимальные обороты) при охлаждении в ледяной бане, прибавляют 54.0 г (0.33 моль) охлажденного ГФИП в течении 15 мин. Помутнение и образование осадка наблюдалось практически сразу при прибавлении ГФИП. Реакционную смесь выдерживают в течение 1 часа на ледяной бане, растворитель упаривают на роторе (400 м бар, 50°C), собирают 45.0 г.(84%) ГФИП. Остаток высушивают в вакууме. Получено 11.9 г (99%) полимера ПБП в виде белого порошка. Mw 3182, D 1.27; [αD] -35.0° (толуол). Элементный анализ: вычислено (%) C, 88.16, H, 11.84; найдено С, 88.04, H, 11.63. Характеристики 1H и 13C спектров ЯМР полученного образца соответствуют приводимым в литературе данным для ПБП, продукта катионной полимеризации β-пинена в стандартных условиях (F.Cataldo, G.Angelini, D.Capitani, M.Gobbino, О.Ursini, F.Forlini, "Determination of the Chemical Structure of Polyβ-pinene by NMR Spectroscopy", Journal of Macromolecular Science, Part A: Pure and Applied Chemistry, 2008, 45, 839).To 12.0 g (0.088 mol) of β-pinene, placed in a 500 ml round-bottom flask, rotating on a rotary evaporator (maximum speed) while cooling in an ice bath, 54.0 g (0.33 mol) of cooled HFIP are added over 15 minutes. Turbidity and sedimentation were observed almost immediately with the addition of HFIP. The reaction mixture was kept for 1 hour in an ice bath, the solvent was evaporated on a rotor (400 m bar, 50 ° C), 45.0 g (84%) of HFIP were collected. The residue was dried in vacuo. Received 11.9 g (99%) of the polymer PBP in the form of a white powder. M w 3182, D 1.27; [α D ] -35.0 ° (toluene). Elemental analysis: calculated (%) C, 88.16, H, 11.84; Found C, 88.04, H, 11.63. The characteristics of the 1 H and 13 C NMR spectra of the obtained sample correspond to the literature data for PBP, the product of cationic polymerization of β-pinene under standard conditions (F. Cataldo, G. Angelini, D. Capitani, M. Gobbino, O. Ursini, F. Forlini, "Determination of the Chemical Structure of Polyβ-pinene by NMR Spectroscopy", Journal of Macromolecular Science, Part A: Pure and Applied Chemistry, 2008, 45, 839).
Типичные примеры условий проведения бескислотной полимеризации β-пинена даны в приведенной таблицеTypical examples of the conditions for the acid-free polymerization of β-pinene are given in the table below.
мера, %Output poly
measure,%
тура, °CTempera-
round, ° C
Из приведенных примеров следует, что:From the above examples it follows that:
а) в чистом ГФИП полимеризация может успешно проводиться как при комнатной температуре (опыт 1), так и при 0°C (опыт 5), так; при этом соотношение β-пинен: ГФИП может варьироваться от 1:20 до 1:4;a) in pure HFIP, polymerization can be successfully carried out both at room temperature (experiment 1) and at 0 ° C (experiment 5), so; the ratio of β-pinene: HFIP can vary from 1:20 to 1: 4;
б) при использовании в качестве сорастворителя хлористого метилена возможно снижение количества используемого ГФИП, но при этом скорость реакции резко падает при температуре 0°C и ее необходимо проводить при температуре не ниже комнатной (ср. опыты 4 и 2);b) when methylene chloride is used as a co-solvent, the amount of HFIP used may decrease, but the reaction rate drops sharply at a temperature of 0 ° C and must be carried out at a temperature not lower than room temperature (cf. experiments 4 and 2);
в) использование каталитических количеств добавок, таких как триметилсилилхлорид или триметилсилилтрифлат, позволяют эффективно проводить реакцию при 0°C в присутствии сорастворителя и снижении количества требуемого ГФИП (ср. опыты 6, 7 и 4);c) the use of catalytic amounts of additives, such as trimethylsilyl chloride or trimethylsilyl triflate, allows the reaction to be carried out efficiently at 0 ° C in the presence of a co-solvent and a decrease in the amount of required HFIP (cf. experiments 6, 7 and 4);
г) реакция полимеризации в ГФИП может также проводиться при температуре кипения растворителя; при этом реакция протекает практически мгновенно (см. опыт 8).g) the polymerization reaction in HFIP can also be carried out at the boiling point of the solvent; in this case, the reaction proceeds almost instantly (see experiment 8).
Таким образом, предлагаемый способ получения ПБП путем катионной полимеризации β-пинена основан на применении ГФИП в качестве среды и инициатора, что позволяет проводить процесс по технически простой схеме и получать с практически количественным выходом целевой полимер, с улучшенными характеристиками по молекулярному весу, составу и оптической активности. Способ не требует использования каких-либо дополнительных инициаторов полимеризации; он эффективен, методически прост, безотходен и экологически безопасен.Thus, the proposed method for the production of PBP by cationic polymerization of β-pinene is based on the use of HFIP as a medium and initiator, which allows the process to be carried out according to a technically simple scheme and to obtain the target polymer with practically quantitative yield, with improved characteristics in molecular weight, composition and optical activity. The method does not require the use of any additional polymerization initiators; it is effective, methodologically simple, waste-free and environmentally friendly.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010123085/05A RU2421496C1 (en) | 2010-06-08 | 2010-06-08 | Method of producing poly-beta-pinene |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010123085/05A RU2421496C1 (en) | 2010-06-08 | 2010-06-08 | Method of producing poly-beta-pinene |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2421496C1 true RU2421496C1 (en) | 2011-06-20 |
Family
ID=44737993
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010123085/05A RU2421496C1 (en) | 2010-06-08 | 2010-06-08 | Method of producing poly-beta-pinene |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2421496C1 (en) |
-
2010
- 2010-06-08 RU RU2010123085/05A patent/RU2421496C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3236289B2 (en) | Method for producing lactide directly from lactic acid using a catalyst | |
EP0722433B1 (en) | Method to produce cyclic esters | |
JP2922303B2 (en) | Method for producing cyclic ester from hydroxy acid and its derivative | |
JP4546685B2 (en) | Production of highly reactive polyisobutene | |
TW200817447A (en) | Terminating bromination of styrenic polymer in a bromination reaction mixture | |
CN108713015A (en) | The preparation of macrolide | |
JP6862038B2 (en) | Low-viscosity poly-α-olefin lubricating oil and its synthesis method | |
Elabed et al. | Novel cationic polymerization of β-myrcene using a proton exchanged clay (Maghnite-H+) | |
RU2421496C1 (en) | Method of producing poly-beta-pinene | |
JPWO2019189296A1 (en) | Deodorizing method of hydrogenated petroleum resin and manufacturing method of hydrogenated petroleum resin | |
EP0713497A1 (en) | Liquid phase and aqueous solutions of poly(vinyl methyl ether) from highly purified vinyl methyl ether monomer | |
FR2925477A1 (en) | PROCESS FOR THE SYNTHESIS OF A RARE EARTH ORGANOPHOSPHATE AND USE THEREOF FOR THE PREPARATION OF A "PREFORMED" CATALYTIC SYSTEM | |
JP2001261820A (en) | Process for purification of ethylene imine polymer | |
Bratychak et al. | Obtaining of Petroleum Resins Using Pyrolysis By-Products. 12. Petroleum Resins with Hydroxyl Groups | |
JP2001270941A (en) | Method for purifying aqueous solution of ethylenemine polymer | |
JPS6151009A (en) | Production of polybutene | |
JP3667074B2 (en) | Narrowly dispersible poly {1- (1-alkoxyethoxy) -4- (1-methylethenyl) benzene} and process for producing the same | |
WO2002050139A1 (en) | Butene oligomer derivatives having terminal 1,4-butanediol functional groups | |
JP3729599B2 (en) | Narrowly dispersible poly (p-hydroxy-α-methylstyrene) and process for producing the same | |
JPH0420511A (en) | Purification of isobutene polymer | |
JP2024530677A (en) | Plant and efficient process for producing lactide from lactic acid | |
JPS5829923B2 (en) | Method for producing liquid olefin polymer | |
CN114507110A (en) | Production method of alkyl naphthalene | |
WO2023247201A1 (en) | Ethylene-rich diene polymers having a polyvinylpyridine block, and method for the synthesis thereof | |
SU952920A1 (en) | Process for producing oligomers of furan series compounds |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150609 |