Силиконы, полученные при низких температурах с помощью воздуха.
Российские ученые разработали новый метод синтеза паракарбоксипенилсилоксанов, уникального класса кремнийорганических соединений. Полученные соединения перспективны для создания самовосстанавливающихся, электропроводящих, жаростойких и морозостойких силиконов.
Кремнийорганические соединения, особенно материалы на основе силиконов, являются одними из самых востребованных продуктов. Способность противостоять невероятным тепловым и механическим нагрузкам позволяет использовать силиконы для герметизации и защиты многих предметов в самолетостроении и ракетостроении. Прочность и долговечность силиконов позволяют использовать их в медицине, пищевой промышленности и во многих других областях человеческой жизни.
Хотя многие силиконовые материалы уже были созданы и их области применения были найдены, ученые считают, что их потенциал использования не был полностью реализован. Это связано с одной из центральных проблем современной химии силиконов, а именно синтезом кремнийорганических продуктов с «полярным» (-C (O) OH, -OH, -NH 2и др.) функциональная группа в органическом заместителе. Такой фрагмент позволяет легко вводить другие заместители и позволяет настраивать соединение для отталкивания воды или для образования стабильных водных эмульсий и придавать материалу другие «сверхспособности». Это открывает совершенно уникальные перспективы для последующей модификации этих соединений с целью синтеза новых сополимеров, самовосстанавливающихся и проводящих материалов, а также соединений для хранения и доставки лекарств и топлива. Небольшая модификация соединения также позволила бы решить проблему низкой механической прочности и несовместимости силиконов с полимерами, такими как сложные полиэфиры и другие.
За редкими исключениями, классические методы синтеза силиконов (сначала мономеры, затем полимеры) не могут реализовать функциональные кремнийорганические субстраты. Как правило, эти методы либо применимы к узкому диапазону субстратов, либо трудоемки, дороги и включают несколько этапов.
В последние годы растет число публикаций по окислению и функционализации органических соединений, включающих молекулярный кислород , то есть «зеленый», простой и доступный окислитель. Ряд промышленно важных процессов уже полагаются на этот подход. Однако, несмотря на все преимущества, эти процессы обычно имеют низкую селективность и требуют жестких условий (повышенная температура, высокое давление и т. Д.).
Группа ученых из Института элементоорганических соединений им. А.Н. Несмеянова Российской академии наук (ИНЭОС РАН) в сотрудничестве с коллегами из Российской Федерации использовала комбинацию металлических и органических катализаторов для решения этих проблем. Условия реакции были смягчены, и была достигнута высокая селективность процесса. Реакция происходила с участием молекулярного кислорода в жидкой фазе и при температурах, немного превышающих комнатную, тогда как многие промышленные процессы выполняются в газовой фазе в жестких условиях. Способ может быть масштабирован до количества в граммах, чтобы получить требуемое соединение.
«Таким образом, мы предложили высокоэффективный метод, основанный на аэробном катализируемом металлом и органоорганизацией окислении исходных пара-толилсилоксанов до пара-карбоксифенилсилоксанов. Этот подход основан на« зеленых », коммерчески доступных, простых и недорогих реагентах и использует мягкую реакцию условия », — говорит д-р Ашот Арзуманян, руководитель и один из авторов этого исследования, старший научный сотрудник лаборатории им. К.А. Андрианова.
Кроме того, было показано, что предлагаемый способ применим для окисления органических производных (алкиларенов) до соответствующих кислот и кетонов, а также гидридосиланов до силанолов (и / или силоксанолов). Ученые также изучили, можно ли получить материалы на основе пара-карбоксифенилсилоксанов, в том числе аналога ПЭТФ, который используется в бутылках для напитков, волокнах для одежды и для технических применений. « Соединениячто мы получили открытые перспективы для создания самовосстанавливающихся, электропроводящих, жаро- и морозостойких и механически прочных силиконов. Они также могут служить основой для разработки новых гибридных материалов, которые могут найти применение в катализе, доставке лекарств, хранении топлива и в других областях науки, техники и медицины », — отмечает Ашот.
