Synthesis of Biobased Polymers derived from Terpenes

Abstract

Complexos aminotrifenolats d'Al (III) i Fe (III) combinats amb un nucleòfil han estat investigats com a catalitzadors binaris en la reacció de ROCOP per a l'obtenció de polímers bio-renovables perfectament alternats. S'ha estudiat l'acoblament d'òxid de limonè i diòxid de carboni per a l'obtenció de policarbonats alternats. Aquest sistema catalític va ser capaç de produir polímers trans estereoregulares a partir del cis-òxid de limonè . El catalitzador d'Al (III) mostra potencial per transformar tots dos isòmers de l'òxid de limonè, amb nivells de conversió alts, sense necessitat d'usar dissolvent. A més, hem sintetitzat sis anhídrids tricíclics, parcial o totalment renovables, i els hem copolimeritzat amb òxid de propilè i òxid de ciclohexà. Canviant tots dos, epòxids i anhídrids, hem aconseguit variar la temperatura de transició vítria d'aquests polímers en 120 °C, des de 66 °C fins a l'excepcional temperatura de 184 °C. Hem investigat l'ús d’epòxids derivats de terpens (òxid de limonè, òxid de carè, diòxid de limonè i òxid de mentè) per ROCOP en presència de diversos anhídrids aromàtics. Aquestes reaccions de copolimerització van ser efectuades usant aminotrifenolats basats en Fe (III) i PPNCl permetent-nos obtenir poliésters semi-aromàtics parcialment renovables amb temperatures de transició vítria de 59 a 243 ºC. Finalment, s'han usat aminotrifenolats d'Al (III) i PPNCl per a la preparació d'una sèrie de biocarbonats derivats d'àcids grassos. Aquest sistema catalític permet convertir els epòxids derivats d'àcids grassos en ciclocarbonats mantenint un alt nivell de diastereoselectivitat.

Complejos aminotrifenolatos de Al (III) y Fe (III) combinados con un nucleófilo han sido investigados como catalizadores binarios en la reacción de ROCOP para la obtención de polímeros bio-renovables perfectamente alternados. Se ha estudiado el acoplamiento de óxido de limonene y dióxido de carbono para la obtención de policarbonatos alternados. Este sistema catalítico fue capaz de producir polímeros trans estereoregulares a partir de óxido de limoneno cis. El catalizador de Al (III) muestra potencial para transformar ambos isómeros del óxido de limonene, con niveles de conversión altos, sin necesidad de usar disolvente. Además, hemos sintetizado seis anhídridos tricíclicos parcial o totalmente renovables y los hemos copolimerizado con óxido de propileno y óxido de ciclohexano. Cambiando ambos, epóxidos y anhídridos, hemos logrado variar la temperatura de transición vítrea de estos polímeros en 120 °C, desde 66 °C hasta la excepcional temperatura de 184 °C. Hemos investigado el uso de epóxidos derivados de terpenos (óxido de limoneno, óxido de careno, dióxido de limonene y oxido de menteno) para ROCOP en presencia de varios anhídridos aromáticos. Estas reacciones de copolimerización fueron llevadas a cabo usando aminotrifenolatos basados en Fe (III) y PPNCl permitiéndonos obtener poliesters semi-aromáticos parcialmente renovables con temperaturas de transición vítrea de 59 a 243 ºC. Finalmente, se han usado aminotrifenolatos de Al (III) y PPNCl para la preparación de una serie de biocarbonatos derivados de ácidos grasos. Este sistema catalítico permite convertir los époxidos derivados de ácidos grasos en ciclocarbonatos manteniendo un alto nivel de diastereoselectividad.

Aminotriphenolate Al (III) and and Fe (III) complexes combined with a nucleophile have been investigated as binary catalytic systems for ROCOP reactions to afford perfectly alternating bio-renewables polymers. The coupling of limonene oxide and carbon dioxide to obtain polycarbonates has been studied. These catalysts are able to produce stereoregular trans configured polymers from cis limonene oxide. The Al (III) catalyst shows the potential to transform both stereoisomers of limonene oxide with high conversion levels under neat conditions. Furthermore, we synthesized six partially or fully renewable tricyclic anhydrides and copolymerized them with propylene oxide and cyclohexene oxide. By varying both the epoxide and the anhydride, we were able to increase the Tg of the resulting polymers over nearly 120 °C from 66 °C to an exceptionally high 184 °C. We have investigated the use of terpene derived epoxides (limonene oxide, carene oxide, limonene dioxide and menthene oxide) for the ROCOP in the presence of various aromatic anhydrides. These copolymerization reactions were performed using Fe(III) based aminotriphenolate complex and PPNCl providing partially bio-based semi-aromatic polyesters with glass transition temperatures spanning from 59 to 243 ºC. Finally, Al (III) aminotriphenolate and PPNCl were used for the preparation of a series of fatty acid derived biocarbonates. This catalyst system allows to convert the fatty acid derived epoxides maintaining high levels of diastereospecificity.