Теоретическое исследование катализируемой неодимовой системой Циглера–Натта полимеризации 1,3-бутадиена

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

С использованием современных методов квантовой химии теоретически обоснована высокая цис-стереоспецифичность полимеризации 1,3-бутадиена, катализируемой системой Циглера–Натта на основе неодима. Для моделирования использовался наиболее цис-стереоспецифичный активный центр каталитической системы. На основе анализа полной свободной энергии Гиббса показано, что координация 1,3-бутадиена в транс-форме на 11 кДж/моль выгоднее, чем в цис-форме. Моделирование позволило установить тот факт, что энергия активации присоединения цис-1,3-бутадиена к терминальному π-аллильному активному центру на 10–15 кДж/моль ниже энергии активации присоединения транс-1,3-бутадиена. Это обстоятельство приводит к выводу, что 1,4-цис-стереоспецифичность неодимовой каталитической системы обусловлена не первичной координацией 1,3-бутадиена в его цис-конфигурации, а его более низкой энергией присоединения к активному центру. Проведено также теоретическое обоснование экспериментально установленных фактов влияния концентрации галогена на каталитическую активность неодимовой металлокомплексной системы. С использованием модельных активных центров, различающихся содержанием хлорид-ионов, получены результаты, объясняющие рост цис-стереоспецифичности и активности полимеризационной системы с ростом содержания хлорид-ионов. Установлены причины снижения концентрации активных центров относительно введенного Nd(III) при избытке хлорид-ионов и протекания анти-син-изомеризации как источника образования транс-1,4-структур в цис-1,4-полибутадиене.

Об авторах

А. Н. Маслий

Казанский национальный исследовательский технологический университет

420015 Казань, ул. К. Маркса, 68

И. Г. Ахметов

Нижнекамский химико-технологический институт (филиал) Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования “Казанский национальный исследовательский технологический университет”

423578 Нижнекамск, пр. Строителей, 47

А. М. Кузнецов

Казанский национальный исследовательский технологический университет

420015 Казань, ул. К. Маркса, 68

И. М. Давлетбаева

Казанский национальный исследовательский технологический университет

Email: davletbaeva09@mail.ru
420015 Казань, ул. К. Маркса, 68

Список литературы

  1. Ziegler K., Holzkamp E., Breil H., Martin H. // Angew. Chem. Int. Ed. 1955. V. 67. № 19–20. P. 541.
  2. Natta G., Corradini P. // Makromol. Chem., Macromol. Chem. Phys. 1955. V. 16. № 1. P. 77.
  3. Ziegler K., Holzkamp E., Breil H., Martin H. // Angew. Chem. 1956. V. 68. P. 721.
  4. Natta V.G. // Makromol. Chem. 1955. V. 16. № 1. P. 213.
  5. Natta C. // J. Polym. Sci. 1960. V. 48. № 150. P. 219.
  6. Natta G., Porri L., Carbonaro A., Stoppa G. // Makromol. Chem., Macromol. Chem. Phys. 1964. V. 77. № 1. P. 114.
  7. Natta G., Porri L., Carbonaro A. // Makromol. Chem., Macromol. Chem. Phys. 1964. V. 77. № 1. P. 126.
  8. Tinyakova E.N., Dolgoplosk B.A., Zhuravleva T.G., Kovalevskaya R.N., Kuren’Gina T.N. // J. Polym. Sci. 1961. V. 52. № 157. P. 159.
  9. Cooper W., Vaughan G. // Prog. Polym. Sci. 1967. V. 1. P. 91.
  10. Saltman W.M. // The Stereo Rubbers. N.Y.: Wiley-Interscience. 1977. P. 1.
  11. Hsieh H.L., Yeh H.C. // Rubber Chem. Technol. 1985. V. 58. № 1. P. 117.
  12. Marina N.G., Monakov Y.B., Sabirov Z.M., Tolstikov G.A. // Polymer Sci. USSR. 1991. V. 33. № 3. P. 387.
  13. Friebe L., Nuyken O., Obrecht W. // Neodymium-Based Ziegler/Natta Catalysts–Fundamental Chemistry. 2006. P. 1.
  14. Fischbach A., Anwander R. // Neodymium Based Ziegler Catalysts Fundamental Chemistry / Ed by O. Nuyken Berlin; Heidelberg: Springer, 2006. V. 204. P. 155.
  15. Zhang Z., Cui D., Wang B., Liu B., Yang Y. // Molecular Catalysis of Rare-Earth Elements. Structure and Bonding. Berlin, Heidelberg: Springer. 2010. V. 137. P. 49.
  16. Wang F., Liu H., Hu Y., Zhang X. // Sci. China Technol. Sci. 2018. V. 61. № 9. P. 1286.
  17. Fan C., Bai C., Cai H., Dai Q., Zhang X., Wang F. // J. Polym. Sci., Polym. Chem. 2010. V. 48. № 21. P. 4768.
  18. Manuiko G.V., Salakhov I.I., Aminova G.A., Akhmetov I.G., Dyakonov G.S., Bronskaya V.V., Demidova E.V. // Theor. Found. Chem. Eng. 2010. V. 44. № 2. P. 139.
  19. Wang F., Zhang C.Y., Hu Y.M., Jia X.Y., Bai C.X., Zhang X.Q. // Polymer. 2012. V. 53. № 26. P. 6027.
  20. Wang F., Liu H., Zheng W., Guo J., Zhang C., Zhao L., Zhang X. // Polymer. 2013. V. 54. № 25. P. 6716.
  21. Georges S., Touré A.O., Visseaux M., Zinck P. // Macromolecules. 2014. V. 47. № 14. P. 4538.
  22. Zheng W., Yan N., Zhu Y., Zhao W., Zhang C., Zhang H., Zhang X. // Polym. Chem. 2015. V. 6. № 33. P. 6088.
  23. Tanaka R., Yuuya K., Sato H., Eberhardt P., Nakayama Y., Shiono T. // Polym.Chem. 2016. V. 7. № 6. P. 1239.
  24. Díaz de León Gómez R.E., Enríquez-Medrano F.J., Maldonado Textle H., Mendoza Carrizales R., Reyes Acosta K., Lopez Gonzalez H.R., Lugo Uribe L.E. // Can. J. Chem. Eng. 2016. V. 94. № 5. P. 823.
  25. Dai Q., Zhang X., Hu Y., He J., Shi C., Li Y., Bai C. // Macromolecules. 2017. V. 50. № 20. P. 7887.
  26. Luo Y., Gao Z., Chen J. // J. Organomet. Chem. 2017. V. 846. P. 18.
  27. Hollfelder C.O., Jende L.N., Diether D., Zelger T., Stauder R., Maichle-Mössmer C., Anwander R. // Catalysts. 2018. V. 8. № 2. P. 61.
  28. Göttker-Schnetmann I., Kenyon P., Mecking S. // Angew. Chem. 2019. V. 131. № 49. P. 17941.
  29. González-Zapata J.L., Enríquez-Medrano F.J., González H.R.L., Revilla-Vázquez J., Carrizales R.M., Georgouvel Á.C.D., León Gómez R.E.D. // RSC Adv. 2020. V. 10. № 72. P. 44096.
  30. Zheng W., Yang Q., Dong J., Wang F., Luo F., Liu H., Zhang X. // Mater. Today Commun. 2021. V. 27. P. 102453.
  31. Wang H., Cue J.M.O., Calubaquib E.L., Kularatne R.N., Taslimy S., Miller J.T., Stefan M.C. // Polym. Chem. 2021. V. 12. № 47. P. 6790.
  32. Cavalcante de Sá M.C., Córdova A.M.T., Díaz de León Gómez R.E., Pinto J.C. // Macromol. React. Eng. 2021. V. 15. № 5. P. 2100005.
  33. Córdova T., Enríquez-Medrano F.J., Cartagena E.M., Villanueva A.B., Valencia L., Álvarez E.N.C., Díaz-de-León R. // Polymers. 2022. V. 14. № 14. P. 2907.
  34. Tereshchenko K.A., Ulitin N.V., Bedrina P.S., Shiyan D.A., Lifanov A.D., Madzhidov T.I., Volfson S.I. // Ind. Eng. Chem. Res. 2022. V. 61. № 43. P. 15961.
  35. Iovu H., Hubca G., Simionescu E., Badea E.G., Dimonie M. // Angew. Makromol. Chem. 1997. V. 249. № 1. P. 59.
  36. Srinivāça Rao G.S., Upadhyay V.K., Jain R.C. // J. Appl. Polym. Sci. 1999. V. 71. № 4. P. 595.
  37. Ren C., Li G., Dong W., Jiang L., Zhang X., Wang F. // Polymer. 2007. V. 48. № 9. P. 2470.
  38. Hu Y., Zhang C., Liu X., Gao K., Cao Y., Zhang C., Zhang X. // J. Appl. Polym. Sci. 2014. V. 131. № 8. P. 40153.
  39. Kularatne R.N., Yang A., Nguyen H.Q., McCandless G.T., Stefan M.C. // Macromol. Rapid Commun. 2017. V. 38. № 19. P. 1700427.
  40. Oehme A., Gebauer U., Gehrke K., Beyer P., Hartmann B., Lechner M.D. // Macromol. Chem. Phys. 1994. V. 195. № 12. P. 3773.
  41. Boisson C., Barbotin F., Spitz R. // Macromol. Chem. Phys. 1999. V. 200. № 5. P. 1163.
  42. Friebe L., Nuyken O., Windisch H., Obrecht W. // Macromol. Chem. Phys. 2002. V. 203. № 8. P. 1055.
  43. Salakhov I.I., Akhmetov I.G., Kozlov V.G. // Polymer Sci. Ser. B. 2011. V. 53. № 7. P. 385.
  44. Монаков Ю.Б., Сабиров З.М., Марина Н.Г. // Высокомолек. соед. А. 1996. Т. 38. № 3. С. 407–417.
  45. Sigaeva N.N., Usmanov T.S., Budtov V.P., Spivak S.I., Monakov Y.B. // Polymer Science B. 2000. V. 42. № 1–2. P. 1.
  46. Sabirov Z.M., Urazbaev V.N., Efimov V.P., Mullagaliev I.R., Monakov Y.B. // Dokl. Phys. Chem. 2000. V. 372. № 4–6. P. 89.
  47. Monakov Y.B., Sabirov Z.M. // Int. J. Polym. Mater. 2001. V. 50. № 1. P. 57.
  48. Sigaeva N.N., Usmanov T.S., Budtov V.P., Spivak S.I., Monakov Y.B. // Int. J. Polym. Mater. 2001. V. 49. № 4. P. 475.
  49. Monakov B.Y., Sigaeva N.N. // Polymer Science C. 2001. V. 43. № 1. P. 61.
  50. Monakov Y.B., Sabirov Z.M., Duvakina N.V., Glukhov E.A., Ponomareva O.A., Spirikhin L.V. // Polymer Science A. 2001. V. 43. № 2. P. 91.
  51. Sigaeva N.N., Usmanov T.S., Budtov V.P., Monakov Y.B. // Russ. J. Appl. Chem. 2001. V. 74. № 7. P. 1141.
  52. Monakov Y.B., Sabirov Z.M., Urazbaev V.N., Efimov V.P. // Kinet. Catal. 2001. V. 42. № 3. P. 310.
  53. Monakov Y.B., Sabirov Z.M., Urazbaev V.N., Efimov V.P. // Polymer Science A. 2002. V. 44. № 3. P. 228.
  54. Sigaeva N.N., Usmanov T.S., Budtov V.P., Spivak S.I., Zaikov G.E., Monakov Y.B. // J. Appl. Polym. Sci. 2003. V. 87. № 3. P. 358.
  55. Urazbaev V.N., Efimov V.P., Sabirov Z.M., Monakov Y.B. // J. Appl. Polym. Sci. 2003. V. 89. № 3. P. 601.
  56. Tobisch S. // Acc. Chem. Res. 2002. V. 35. № 2. P. 96.
  57. Tobisch S. // Macromolecules. 2003. V. 36. № 16. P. 6235.
  58. Tobisch S. // Can. J. Chem. 2009. V. 87. № 10. P. 1392.
  59. Lin F., Wang M., Pan Y., Tang T., Cui D., Liu B. // Macromolecules. 2017. V. 50. № 3. P. 849.
  60. Bahri-Laleh N., Hanifpour A., Mirmohammadi S.A., Poater A., Nekoomanesh-Haghighi M., Talarico G., Cavallo L. // Prog. Polym. Sci. 2018. V. 84. P. 89.
  61. Guo Z.A., Xian J.Y., Rong L.R., Qin H., Jie Z. // Monatsh. Chem. 2019. V. 150. P. 1355.
  62. Nsiri H., Belaid I., Larini P., Thuilliez J., Boisson C., Perrin L. // ACS Catal. 2016. V. 6. № 2. P. 1028.
  63. Romano E., Budzelaar P.H., De Rosa C., Talarico G. // J. Phys. Chem. A. 2022. V. 126. № 36. P. 6203.
  64. Akhmetov I.G., Kozlov V.G., Salakhov I.I., Sakhabutdinov A.G., D‘yakonov G.S. // Int. Polym. Sci. Technol. 2010. V. 37. P. 1–5.
  65. Akhmetov I.G. // Dr. Chem. Sci. Diss. 2013. 379 p.
  66. Neese F. // WIREs Comput. Mol. Sci. 2012. V. 2. № 1. P. 73.
  67. Neese F. // WIREs Comput. Mol. Sci. 2017. V. 8. № 1. P. e1327.
  68. Becke A. // J. Chem. Phys. 1993. V. 98. P. 5648.
  69. Lee C., Yang W., Parr R.G. // Phys. Rev. B. 1988. V. 37. № 2. P. 785.
  70. Weigend F., Ahlrichs R. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2005. V. 7. № 18. P. 3297.
  71. Stoychev G.L., Auer A.A., Neese F. // J. Chem. Theory Comput. 2017. V. 13. № 2. P. 554.
  72. Dolg M., Stoll H., Preuss H. // J. Chem. Phys. 1989. V. 90. № 3. P. 1730.
  73. Grimme S., Antony J., Ehrlich S., Krieg H. // J. Chem. Phys. 2010. V. 132. № 15. P. 154104.
  74. Barone V., Cossi M. // J. Phys. Chem. A. 1998. V. 102. № 11. P. 1995.
  75. Cammi R., Mennucci B., Tomasi J. // J. Phys. Chem. A. 2000. V. 104. № 23. P. 5631–5637.
  76. Dapprich S., Komáromi I., Byun K.S., Morokuma K., Frisch M.J. // J. Mol. Struct. THEOCHEM. 1999. V. 461. P. 1.
  77. Grimme S., Bannwarth C., Shushkov P. // J. Chem. Theory Comput. 2017. V. 13. № 5. P. 1989.
  78. Bannwarth C., Ehlert S., Grimme S. // J. Chem. Theory Comput. 2019. V. 15. № 3. P. 1652.
  79. Ehlert S., Stahn M., Spicher S., Grimme S. // J. Chem. Theory Comput. 2021. V. 17. № 7. P. 4250.
  80. Anno T. // J. Chem. Phys. 1958. V. 28. № 5. P. 944.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».