Ryska forskare har utvecklat en ny metod för att syntetisera parakarboxyplenylsiloxaner, en unik klass av organosilikonföreningar. De resulterande föreningarna är lovande för att skapa självläkning, elektriskt ledande, värme- och frostbeständiga silikoner.

Organosilikonföreningar, särskilt material baserade på silikoner, är bland de mest efterfrågade produkterna. Möjligheten att klara otrolig termisk och mekanisk spänning gör det möjligt att använda silikoner för tätning och skydd av många föremål i flygplan och raketkonstruktion. Silikons styrka och hållbarhet lämpar sig för applikationer inom medicin, livsmedelsindustrin, och på många andra områden av mänskligt liv.

Även om många silikonmaterial redan har skapats och deras användningsområden har hittats, forskare tror att deras användbarhet inte har förverkligats fullt ut. Detta beror på ett av de centrala problemen i den moderna silikonkemin, nämligen, syntesen av organiska kiselprodukter med en "polär" (-C (O) OH, -ÅH, -NH ₂ , etc.) funktionell grupp i en organisk substituent. En sådan del möjliggör enkel introduktion av andra substituenter, och förmågan att ställa in föreningen för att avvisa vatten eller att bilda stabila vattenhaltiga emulsioner, och att förmedla ett annat "super-kapacitet" till ett material. Detta öppnar ganska unika möjligheter för efterföljande modifiering av dessa föreningar för att syntetisera nya sampolymerer, självläkande och ledande material, och föreningar för lagring och leverans av läkemedel och bränslen. Bara en liten modifiering av en förening skulle också göra det möjligt att lösa problemet med låg mekanisk hållfasthet och inkompatibilitet av silikoner med polymerer, såsom polyestrar och andra.

Med sällsynta undantag, de klassiska metoderna för syntetisering av silikoner (första monomerer, därefter polymerer) kan inte realisera funktionella organosilikonsubstrat. I regel, dessa metoder är antingen tillämpliga på ett smalt område av substrat eller är tidskrävande, dyrt och involverar flera steg.

Under de senaste åren har det har blivit ett ökande antal publikationer om oxidation och funktionalisering av organiska föreningar som involverar molekylärt syre, d.v.s. en grön, "enkel och tillgänglig oxidant. Ett antal industriellt viktiga processer är redan beroende av detta tillvägagångssätt. Men trots alla fördelar, dessa processer har i allmänhet låg selektivitet och kräver drastiska förhållanden (förhöjd temperatur, högt tryck, etc.).

Ett team av forskare från A.N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds of the Russian Academy of Sciences (INEOS RAS), i samarbete med kollegor från Ryska federationen, använde en kombination av metalliska och organiska katalysatorer för att lösa dessa problem. Reaktionsbetingelserna mjukades upp och hög processelektivitet uppnåddes. Reaktionen inträffade med involvering av molekylärt syre i vätskefas och vid temperaturer något över rumstemperaturen, medan många industriella processer utförs i gasfas under drastiska förhållanden. Metoden kan skalas till grammängder för att producera en erforderlig förening.

"Således, vi föreslog en mycket effektiv metod baserad på aerob metall- och organokatalyserad oxidation av utgångsparatolylsiloxaner till parakarboxifenylsiloxaner. Detta tillvägagångssätt bygger på ”grönt, ' kommersiellt tillgänglig, enkla och billiga reagenser, och använder milda reaktionsförhållanden, "säger Dr Ashot Arzumanyan, ledaren och en av bidragsgivarna i denna studie, seniorvetare vid K.A. Andrianovs laboratorium.

Vidare, det har visat sig att den föreslagna metoden är tillämplig på oxidation av organiska derivat (alkylarener) till motsvarande syror och ketoner, liksom hydridosilaner till silanoler (och/eller siloxanoler). Forskarna studerade också om material kan erhållas på basis av parakarboxifenylsiloxaner, inklusive en analog av PET, som används i dryckesflaskor, fibrer för kläder och för tekniska tillämpningar. "De föreningar som vi fick öppna utsikter för skapandet av självläkning, elektriskt ledande, värme- och frostbeständiga och mekaniskt starka silikoner. De kan också fungera som grund för utveckling av nya hybridmaterial som kan komma att användas i katalys, drogleverans, bränsleförvaring, och inom andra vetenskapsområden, teknik och medicin, "Noterar Ashot.