Zdolność do polimeryzacji cyklicznych estrów alifatycznych

• Autorzy: Duda A. , Kowalski A.

Warianty tytułu

EN

Polymerizability of aliphatic cyclic esters

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Na podstawie przeglądu literatury przedyskutowano podstawowe czynniki wpływające na zdolność cyklicznych estrów alifatycznych (laktonów, laktydów i węglanów) do polimeryzacji. Wyróżniono: (a) czynniki termodynamiczne, związane głównie z naprężeniem monomeru i liczbą stopni swobody jednostek powtarzalnych polimeru oraz (b) czynniki kinetyczne, wynikające z dostępności mechanizmu zapewniającego wystarczającą szybkość polimeryzacji. Zwrócono uwagę na fakt, iż uwarunkowana termodynamicznie niezdolność cyklicznego estru do polimeryzacji nie oznacza niezdolności do reakcji otwarcia pierścienia, gdyż możliwa jest synteza wielkocząsteczkowych kopolimerów zawierających do 50 % mol. jednostek powtarzalnych pochodzących od monomeru niezdolnego do homopolimeryzacji. Analiza uwarunkowań kinetycznych wykazała, iż nie ma jednolitej korelacji między reaktywnością a wymiarem pierścienia monomeru i może wystąpić odwrócenie szeregu reaktywności monomerów w zależności od mechanizmu polimeryzacji. Omówiono również metody zwiększenia wydajności polimeru wielkocząsteczkowego w związku z niekorzystnym występowaniem w niektórych wypadkach znacznych równowagowych stężeń monomeru i cyklicznych oligomerów.

EN

The fundamental factors influencing polymerizability of aliphatic cyclic esters (lactones, lactides and carbonates - see Scheme A) were discussed on the basis of literature review. Thermodynamic factors (a) related mostly to the monomer ring strain and the numbers of degrees of freedom of the polymer repeating units as well as kinetic factors (b) resulting from the polymerization mechanism availability securing the sufficient polymerization rate were distinguished. An attention was paid to the fact that thermodynamically determined inability of cyclic ester to polymerize was not tantamount to its inability to ring-opening reaction. The syntheses of macromolecular copolymers containing up to 50-mole % of repeated units coming from non-homopolymerizable monomer are possible. The analysis of kinetic factors allowed concluding that there was no uniform correlation between monomer reactivity and ring size. Moreover, dependently on the polymerization mechanism, the reversed reactivity order could occur. The methods of polymer yield increasing, in connection with disadvantageous occurring (in some cases) of substantial equilibrium concentrations of monomer and cyclic oligomers were also discussed.

Słowa kluczowe

PL

polimery biodegradowalne; laktony; laktydy; cykliczne węglany; polimeryzacja z otwarciem pierścienia; równowagowe stężenie monomeru; stała szybkości propagacji; makrocyklizacja

EN

biodegradable polymers; lactones; lactides; cyclic carbonates; ring opening polymerization; equilibrium monomer concentration; propagation rate constant; macrocyclization

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej
• Czasopismo: Polimery
• Rocznik: 2007
• Tom: T. 52, nr 7-8
• Strony: 485--495
• Opis fizyczny: Bibliogr. 64 poz.

Twórcy

autor

Duda A.

autor

Kowalski A.

• Centrum Badań Molekularnych i Makromolekularnych PAN, Zakład Chemii Polimerów, ul. Sienkiewicza 112, 90-363 Łódź,

Bibliografia

• [1] Praca zbiorowa: "Biopolymers"; a) tom 3a: "Polyester I -- Biological Systems and Biotechnological Production", b) tom 3b: "Polyesters II -- Properties and Chemical Synthesis", c) tom 4: "Polyesters III -- Applications and Commercial Products" (red. Steinbuechel A., Doi Y.), Wiley-VCH, Weinheim 2002.
• [2] Praca zbiorowa: "Plastics from Microbes" (red. Mobley D. P.), Hanser Publishers, Monachium, Nowy Jork 1994.
• [3] Praca zbiorowa: "Biopolymers from Renewable Resources" (red. Kaplan D. L.), Springer Verlag, Berlin, Heidelberg 1998.
• [4] Ikada Y., Tsuji H.: Macromol. Rapid Commun. 2000, 21, 117.
• [5] Rokicki G.: Progr. Polym. Sci. 2000, 25, 259.
• [6] Yang K.-K., Wang X.-Li., Wang Y.-Z.: J. Macromol. Sci., Part C: Polym. Rev. 2002, C42, 373.
• [7] Foltynowicz Z., Jakubiak P.: Polimery 2002, 47, 769.
• [8] Duda A., Penczek S.: Polimery 2003, 48, 16.
• [9] Plichta A., Florjanczyk Z., Rokicki G.: Polimery 2005, 50, 537.
• [10] Rokicki G., Piotrowska A., Kowalczyk T., Kozakiewicz J.: Polimery 2001, 46, 483.
• [11] Rokicki G., Kowalczyk T.: Polimery 1998, 43, 407.
• [12] Adamus G., Dacko P., Musiol M., Sikorska W., Sobota M., Biczak R., Herman B., Rychter P., Krasowska K., Rutkowska M., Kowalczuk M.: Polimery 2006, 51, 539.
• [13] Adamus G., Kowalczuk M.: Polimery 2001, 46, 501.
• [14] Galeski A., Piorkowska E., Pluta M., Kulinski Z., Masirek R.: Polimery 2005, 50, 562.
• [15] Duda A., Biela T., Libiszowski J., Kowalski A.: Polimery 2005, 50, 501.
• [16] Libiszowski J., Kowalski A., Biela T., Duda A.: Polimery 2004, 49, 690.
• [17] Duda A.: Polimery 2002, 47, 469.
• [18] Duda A., Kowalski A., Libiszowski J.: Polimery 2000, 45, 465.
• [19] Duda A.: Polimery 1995, 40, 393.
• [20] Mecerreyes D., Jerome R., Dubois Ph.: Adv. Polym. Sci. 1999, 147, 1.
• [21] O'Keefe B. J., Hillmyer M. A., Tolman W. B.: J. Chem. Soc., Dalton Trans. 2001, 2215.
• [22] Seppala J. V., Korhonen H., Kylma J., Tuominen J.: "General Methodology for Chemical Synthesis of Polyesters" w [1b], str. 327--369.
• [23] Duda A., Penczek S.: "Mechanisms of Aliphatic Polyester Formation" w [1b], str. 371--429.
• [24] Albertsson A.-Ch., Varma I. K.: Adv. Polym. Sci. 2002, 157, 1.
• [25] Stridsberg K. M., Ryner M., Albertsson A.-Ch.: Adv. Polym. Sci. 2002, 157, 41.
• [26] Dechy-Cbaret O., Martin-Vaca B., Borissou D.: Chem. Rev. 2004, 104, 6147.
• [27] Biela T., Kowalski A., Libiszowski J., Duda A., Penczek S.: Macromol. Symp. 2006, 240, 47.
• [28] Sawada H.: "Thermodynamics of Polymerization", Marcel Dekker, Nowy Jork 1976.
• [29] Dainton F. S., Ivin K. J.: Q. Rev., Chem. Soc. 1958, 12, 61.
• [30] Odian G.: "Principles of Polymerization", 4. wyd., John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ 2004, str. 275--282 i 545--546.
• [31] Kowalski A., Libiszowski J., Szymanski R., Duda A., Raquez J.-M., Degee P., Dubois P.: Macromolecules 2004, 37, 52.
• [32] Evstropov A. A., Lebedev B. V., Kulagina T. G., Lyudvig E. B., Belenkaya B. G.: Vysokomol. Soedin., Ser. A 1979, 21, 2038.
• [33] Evstropov A. A., Lebedev B. V., Kiparisova E. G., Alekseev V. A., Stashina G. A.: Vysokomol. Soedin., Ser. A. 1980, 22, 2450.
• [34] Evstropov A. A., Lebedev B. V., Kulagina T. G., Lebedev N. K.: Vysokomol. Soedin., Ser. A. 1982, 24, 586.
• [35] a) Lebedev B. V., Evstropov A. A., Lebedev N. K., Karpova E. A., Lyudvig E. B., Belenkaya B. G.: Vysokomol. Soedin., Ser. A 1978, 20, 1974; b) Duda A., Kowalski A.: dane nieopublikowane.
• [36] Evstropov A. A., Lebedev B. V., Kiparisova E. G.: Vysokomol. Soedin., Ser. A 1983, 25, 1679.
• [37] Brown H. C., Brewster J. M., Shechter H.: J. Am. Chem. Soc. 1954, 76, 467.
• [38] van Hummel G. J., Herkema S., Kohn F., Feijen J.: Acta Crystallogr. Ser. B 1982, 38, 16 796.
• [39] Duda A., Penczek S.: Macromolecules 1990, 23, 1636.
• [40] Wurm B., Keul H., Hoecker H.: Macromol. Chem. Phys. 1994, 195, 3489.
• [41] Korte F., Glet H.: J. Polym. Sci., Part C: Polym. Letters 1966, 4, 685.
• [42] Raquez J.-M., Degee Ph., Narayan R., Dubois Ph.: Macromolecules 2001, 34, 8419.
• [43] Shinno K., Miyamoto M., Kimura Y., Hirai Y., Yoshitome H.: Macromolecules 1997, 30, 6438.
• [44] Mosnacek J., Duda A., Libiszowski J., Penczek S.: Macromolecules 2005, 38, 2027.
• [45] Gol'dfarb Ya. I., Belen'kii L. I.: Rus. Chem. Rev. 1960, 29, 214.
• [46] Huisgen R., Ott H.: Tetrahedron 1959, 6, 253.
• [47] Duda A., Penczek S.: Am. Chem. Soc. Symp. Ser. 2000, 764, 160.
• [48] Duda A., Penczek S., Dubois Ph., Mecerreyes D., Jérôme R.: Macromol. Chem. Phys. 1996, 197, 1273.
• [49] Duda A.: "Odwracalna dezaktywacja aktywnych centrów w polimeryzacji cyklicznych estrów", Rozprawa habilitacyjna, Centrum Badań Molekularnych i Makromolekularnych PAN, Łódź 1996.
• [50] Burgi H. B., Dunitz J. D., Lehn J. M., Wipf G.: Tetrahedron 1974, 34, 1563.
• [51] Blackburn G. M., Dodds H. L. H.: J. Chem. Soc., Perkin II 1977, 377.
• [52] Hofman A., Slomkowski S., Penczek S.: Macromol. Chem. 1984, 185, 91; 1987, 188, 2027.
• [53] Duda A., Kowalski A., Penczek S., Uyama H., Kobayashi S.: Macromolecules 2002, 35, 4266.
• [54] Ito K., Hashizuka Y., Yamashita Y.: Macromolecules 1977, 10, 821.
• [55] Sosnowski S., Slomkowski S., Penczek S., Reibel L.: Makromol. Chem. 1983, 184, 2159.
• [56] Hofman A., Slomkowski S., Penczek S.: Makromol. Chem. Rapid Commun. 1987, 8, 387.
• [57] Penczek S., Duda A., Slomkowski S.: Makromol. Chem. Macromol. Symp. 1992, 54/55, 31.
• [58] Baran J., Duda A., Szymanski R., Penczek S.: Macromol. Symp. 1997, 123, 93.
• [59] Penczek S., Duda A., Szymanski R.: Macromol. Symp. 1998, 132, 441.
• [60] Roelens S., Dalla A., Mandolini L.: J. Org. Chem. 1992, 57, 1472.
• [61] Spasky N., Simic V., Montaudo M. S., Hubert-Pfaltzgraf L.: Macromol. Chem. Phys. 2000, 201, 2432.
• [62] Kuehling S., Keul H., Hoecker H.: Makromol. Chem. 1992, 193, 1207.
• [63] Jacobson H., Stockmayer W. H.: J. Chem. Phys. 1950, 18, 1600.
• [64] Vogdanis L., Martens B., Uchtman H., Hentzel F., Heitz W.: Makromol. Chem. 1990, 191, 465.