Russische wetenschappers hebben een nieuwe methode ontwikkeld voor het synthetiseren van para-carboxyplenylsiloxanen, een unieke klasse van organosiliciumverbindingen. De resulterende verbindingen zijn veelbelovend voor het creëren van zelfgenezing, elektrisch geleidend, hitte- en vorstbestendige siliconen.

Organosiliciumverbindingen, vooral materialen op basis van siliconen, behoren tot de meest gevraagde producten. Het vermogen om ongelooflijke thermische en mechanische belasting te weerstaan, maakt het mogelijk om siliconen te gebruiken voor het afdichten en beschermen van veel items in de vliegtuig- en raketbouw. De sterkte en duurzaamheid van siliconen leent ze voor toepassingen in de geneeskunde, voedselindustrie, en op vele andere gebieden van het menselijk leven.

Hoewel er al veel siliconenmaterialen zijn gemaakt en hun toepassingsgebieden zijn gevonden, wetenschappers zijn van mening dat hun bruikbaarheidspotentieel niet volledig is gerealiseerd. Dit komt door een van de centrale problemen in de moderne chemie van siliconen, namelijk, de synthese van organosiliciumproducten met een "polaire" (-C(O)OH, -OH, -NH ₂ , etc.) functionele groep in een organische substituent. Een dergelijke groep maakt de gemakkelijke introductie van andere substituenten mogelijk, en het vermogen om de verbinding af te stemmen om water af te stoten of om stabiele waterige emulsies te vormen, en om andere "supermogelijkheden" aan een materiaal te geven. Dit opent vrij unieke perspectieven voor latere modificatie van deze verbindingen om nieuwe copolymeren te synthetiseren, zelfherstellende en geleidende materialen, en verbindingen voor de opslag en levering van medicijnen en brandstoffen. Slechts een kleine wijziging van een verbinding zou het ook mogelijk maken om het probleem van lage mechanische sterkte en onverenigbaarheid van siliconen met polymeren op te lossen, zoals polyesters en anderen.

Op zeldzame uitzonderingen na, de klassieke methoden voor het synthetiseren van siliconen (eerste monomeren, dan polymeren) kunnen geen functionele organosiliciumsubstraten realiseren. Als een regel, deze methoden zijn ofwel toepasbaar op een beperkt aantal substraten of zijn tijdrovend, duur en omvatten meerdere fasen.

In recente jaren, er zijn steeds meer publicaties over de oxidatie en functionalisering van organische verbindingen waarbij moleculaire zuurstof betrokken is, d.w.z., een groen, " eenvoudig en beschikbaar oxidatiemiddel. Een aantal industrieel belangrijke processen vertrouwen al op deze benadering. ondanks alle voordelen, deze processen hebben over het algemeen een lage selectiviteit en vereisen drastische omstandigheden (verhoogde temperatuur, hoge druk, enzovoort.).

Een team van wetenschappers van A.N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds van de Russische Academie van Wetenschappen (INEOS RAS), in samenwerking met collega's van de Russische Federatie, gebruikte een combinatie van metallische en organische katalysatoren om deze problemen op te lossen. De reactieomstandigheden werden verzacht en een hoge processelectiviteit werd bereikt. De reactie vond plaats met betrokkenheid van moleculaire zuurstof in de vloeibare fase en bij temperaturen iets boven de kamertemperatuur, terwijl veel industriële processen onder drastische omstandigheden in de gasfase worden uitgevoerd. De methode kan worden geschaald tot gramhoeveelheden om een ​​vereiste verbinding te produceren.

"Dus, we stelden een zeer efficiënte methode voor op basis van aërobe metaal- en organo-gekatalyseerde oxidatie van startende para-tolylsiloxanen tot para-carboxyfenylsiloxanen. Deze aanpak is gebaseerd op 'groene, ' commercieel beschikbaar, eenvoudige en goedkope reagentia, en maakt gebruik van milde reactieomstandigheden, " zegt Dr. Ashot Arzumanyan, de leider en een van de medewerkers van deze studie, senior wetenschapper van de K.A. Andrianov Laboratorium.

Verder, het is aangetoond dat de voorgestelde methode toepasbaar is op de oxidatie van organische derivaten (alkylarenen) tot de overeenkomstige zuren en ketonen, evenals hydridosilanen tot silanolen (en/of siloxanolen). Ook onderzochten de wetenschappers of materialen te verkrijgen zijn op basis van para-carboxyfenylsiloxanen, inclusief een analoog van PET, die wordt gebruikt in drankflessen, vezels voor kleding en voor technische toepassingen. "De verbindingen die we verkregen open vooruitzichten voor het creëren van zelfgenezing, elektrisch geleidend, hitte- en vorstbestendige en mechanisch sterke siliconen. Ze kunnen ook dienen als basis voor de ontwikkeling van nieuwe hybride materialen die kunnen worden gebruikt in katalyse, medicijnafgifte, brandstof opslag, en op andere wetenschapsgebieden, technologie en geneeskunde, ' merkt Ashot op.