Лаборатория "Кремнийорганических и углеводородных циклических соединений" (№ 10)

Наши исследования направлены на разработку подходов к селективной аддитивной полимеризации норборненов с реакционноспособными заместителями и созданию на основе этих полимеров высокоэффективных полимеров для оптоэлектроники, мембранного разделения газов и других применений. Наличие полярных или реакционноспособных боковых групп в полимерах обеспечивает желаемые свойства для современных материалов, получаемых из этих полимеров. Аддитивная (со)полимеризация циклоалкенов приводит к полимерам с насыщенными основными цепями, демонстрирующими: высокие температуры стеклования высокую прозрачность высокую термическую и химическую стабильность низкий свободный объем повышенную газопроницаемость. Однако аддитивная полимеризация циклоалкенов, несущих полярную или реакционноспособную боковую группу, обычно является проблемой. Поэтому наши исследования сосредоточены на разработке подходов к селективной аддитивной полимеризации норборненов с реакционноспособными заместителями и создании на основе этих полимеров высокопроизводительных материалов для оптоэлектроники, мембранного разделения газов и других применений.

Богатые синтетические возможности синтеза производных норборнена позволяют целенаправленно синтезировать ряд мономеров с желаемой структурой. Уникальная способность вступать в реакцию полимеризации по различным механизмам приводит к образованию полимеров с разной структурой основной цепи. Так исследователь имеет возможность варьировать как структуру основной, так и боковой цепи полимеров. Наша группа ставит своей целью разработку и синтез новых полимерных материалов из производных норборнена, которые должны сочетать в себе высокую производительность мембранных свойств, стабильность свойств с течением времени и синтетическую доступность.

Циклоалкены могут быть вовлечены в реакции метатезисной (ROMP) и аддитивной полимеризацией. Для полимеризации ROMP были успешно разработаны эффективные катализаторы. Эти катализаторы могут вести полимеризацию циклоалкенов с различными функциональными группами и в живом режиме. Хотя было изучено много различных катализаторов для аддитивной полимеризации циклоалкенов, до сих пор нет катализаторов, которые имели бы характеристики, аналогичные тем, которые были разработаны для ROMP-полимеризации циклоалкенов. В связи с этим, разработка новых катализаторов для аддитивной (со)полимеризации циклоолефинов является проблемой. требуемой поиска решений. Сотрудниками нашей лабратории было показано, что комплексы палладия с N-гетероциклическими карбеновыми лигандами в сочетании с боратом проявили чрезвычайно высокую активность и долговечность: активность была выше 100 миллионов г полимера/(моль Pd∙ч).

Недавний прогресс в разработке современных самолетов, гоночных двигателей и военных транспортных средств создает проблему для поиска нового поколения высокоэнергоёмкого углеводородного топлива. Между тем, хорошо известна проблема производства высокоэнергоёмкого топлива и подходящими низкотемпературными свойствами. Например, часто жидкое высокоэнергоёмкое топливо демонстрирует высокие температуры замерзания. Что касается возможного увеличения стоимости синтетического жидкого высокоэнергоёмкого топлива, улучшенные энергетические свойства становятся решающим фактором. Возможность использования меньших топливных баков, обеспечиваемая высокой объемной теплотой сгорания, потенциально может обеспечить преимущества, превышающую высокую стоимость такого типа топлива. Мы подготовили ряд углеводородов, содержащих два норборнановых фрагмента или норборнильные и циклопропильные группы из коммерчески доступного 5-винил-2-норбонена. Синтез этих углеводородов прост и использует известные инструменты органической химии, такие как реакция Дильса-Альдера и реакция циклопропанирования. Изменение структуры углеводородов типа норборнана позволило объединить два противоречивых свойства: высокая плотность топлива + низкая температура замерзания При этом плотность энергии была заметно выше, чем у родственного топлива JP-10. В совокупности эти факторы делают топливо на основе норборнена возможным топливом для нужд будущего.