Везде

RAS Chemistry & Material ScienceВысокомолекулярные соединения. Серия А Polymer Science, Series A

  • ISSN (Print) 2308-1120
  • ISSN (Online) 2412-9844

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КАТАЛИЗИРУЕМОЙ НЕОДИМОВОЙ СИСТЕМОЙ ЦИГЛЕРА—НАТТА ПОЛИМЕРИЗАЦИИ 1,3-БУТАДИЕНА

You can
PII
S24129844S2308112025020072-1
DOI
10.7868/S2412984425020072
Publication type
Article
Status
Published
Authors
A.N. Maslij
  • Affiliation: Казанский национальный исследовательский технологический университет
I.G. Ahmetov
  • Affiliation: Нижнекамский химико-технологический институт (филиал) Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет"
A.M. Kuznecov
  • Affiliation: Казанский национальный исследовательский технологический университет
I.M. Davletbaeva
  • Affiliation: Казанский национальный исследовательский технологический университет
Volume/ Edition
Volume 67 / Issue number 2
Pages
106-124
Abstract
С использованием современных методов квантовой химии теоретически обоснована высокая -стереоспецифичность полимеризации 1,3-бутадиена, катализируемой системой Циллера—Натта на основе неодима. Для моделирования использовался наиболее -стереоспецифичный активный центр каталитической системы. На основе анализа полной свободной энергии Гиббса показано, что координация 1,3-бутадиена в -форме на 11 кДж/моль выгоднее, чем в цис-форме. Моделирование позволило установить тот факт, что энергия активации присоединения -1,3-бутадиена к терминальному π-аллильному активному центру на 10−15 кДж/моль ниже энергии активации присоединения -1,3-бутадиена. Это обстоятельство приводит к выводу, что 1,4--стереоспецифичность неодимовой каталитической системы обусловлена не первичной координацией 1,3-бутадиена в его -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 -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 -изомеризации как источника образования транс-1,4-структур в -1,4-полибутадиене.
Keywords
Date of publication
01.02.2025
Year of publication
2025
Number of purchasers
0
Views
6

References

  1. 1. Ziegler K., Holzkamp E., Breil H., Martin H. // Angew. Chem. Int. Ed. 1955. V. 67. № 19–20. P. 541.
  2. 2. Natta G., Corradini P. // Makromol. Chem., Macromol. Chem. Phys. 1955. V. 16. № 1. P. 77.
  3. 3. Ziegler K., Holzkamp E., Breil H., Martin H. // Angew. Chem. 1956. V. 68. P. 721.
  4. 4. Natta V.G. // Makromol. Chem. 1955. V. 16. № 1. P. 213.
  5. 5. Natta C. // J. Polym. Sci. 1960. V. 48. № 150. P. 219.
  6. 6. Natta G., Porri L., Carbonaro A., Stoppa G. // Makromol. Chem., Macromol. Chem. Phys. 1964. V. 77. № 1. P. 114.
  7. 7. Natta G., Porri L., Carbonaro A. // Makromol. Chem., Macromol. Chem. Phys. 1964. V. 77. № 1. P. 126.
  8. 8. Tinyakova E.N., Dolgoplosk B.A., Zhuravleva T.G., Kovalevskaya R.N., Kurent Gina T.N. // J. Polym. Sci. 1961. V. 52. № 157. P. 159.
  9. 9. Cooper W., Vaughan G. // Prog. Polym. Sci. 1967. V. 1. P. 91.
  10. 10. Saltman W.M. // The Stereo Rubbers. N.Y.: Wiley-Interscience. 1977. P. 1.
  11. 11. Hsieh H.L., Yeh H.C. // Rubber Chem. Technol. 1985. V. 58. № 1. P. 117.
  12. 12. Marina N.G., Monakov Y.B., Sabirov Z.M., Tolstikov G.A. // Polymer Sci. USSR. 1991. V. 33. № 3. P. 387.
  13. 13. Friebe L., Nuyken O., Obrecht W. // Neodymium-Based Ziegler/Natta Catalysts–Fundamental Chemistry. 2006. P. 1.
  14. 14. Fischbach A., Anwander R. // Neodymium Based Ziegler Catalysts Fundamental Chemistry / Ed by O. Nuyken Berlin; Heidelberg: Springer, 2006. V. 204. P. 155.
  15. 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. 16. Wang F., Liu H., Hu Y., Zhang X. // Sci. China Technol. Sci. 2018. V. 61. № 9. P. 1286.
  17. 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. 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. 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. 20. Wang F., Liu H., Zheng W., Guo J., Zhang C., Zhao L., Zhang X. // Polymer. 2013. V. 54. № 25. P. 6716.
  21. 21. Georges S., Touré A.O., Visseaux M., Zinck P. // Macromolecules. 2014. V. 47. № 14. P. 4538.
  22. 22. Zheng W., Yan N., Zhu Y., Zhao W., Zhang C., Zhang H., Zhang X. // Polym. Chem. 2015. V. 6. № 33. P. 6088.
  23. 23. Tanaka R., Yuuga K., Sato H., Eberhardt P., Nakayama Y., Shiono T. // Polym.Chem. 2016. V. 7. № 6. P. 1239.
  24. 24. Diaz de Leon Gómez R.E., Enríquez-Medrano F.J., Maldonado Textle H., Mendoza Carriçales R., Reyes Acosta K., Lopez González H.R., Lugo Uribe L.E. // Can. J. Chem. Eng. 2016. V. 94. № 5. P. 823.
  25. 25. Dai Q., Zhang X., Hu Y., He J., Shi C., Li Y., Bai C. // Macromolecules. 2017. V. 50. № 20. P. 7887.
  26. 26. Luo Y., Gao Z., Chen J. // J. Organomet. Chem. 2017. V. 846. P. 18.
  27. 27. Holifelder C.O., Jende L.N., Diether D., Zeiger T., Stauder R., Maichle-Mössmer C., Anwander R. // Catalysts. 2018. V. 8. № 2. P. 61.
  28. 28. Göttker-Schnetmann I., Kenyon P., Mecking S. // Angew. Chem. 2019. V. 131. № 49. P. 17941.
  29. 29. González-Zapata J.L., Enríquez-Medrano F.J., González H.R.L., Revilla-Vázquez J., Carriçales R.M., Georgouvel A.C.D., Leon Gómez R.E.D. // RSC Adv. 2020. V. 10. № 72. P. 44096.
  30. 30. Zheng W., Yang Q., Dong J., Wang F., Luo F., Liu H., Zhang X. // Mater. Today Commun. 2021. V. 27. P. 102453.
  31. 31. Wang H., Cue J.M.O., Calubaguib E.L., Kularatne R.N., Taslimy S., Miller J.T., Stefan M.C. // Polym. Chem. 2021. V. 12. № 47. P. 6790.
  32. 32. Cavalcante de Sá M.C., Córdova A.M.T., Diaz de Leon Gómez R.E., Pinto J.C. // Macromol. React. Eng. 2021. V. 15. № 5. P. 2100005.
  33. 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. 34. Tereshchenko K.A., Ultiin N.V., Bedrina P.S., Shiyan D.A., Lijanov A.D., Madzhidov T.I., Volfson S.I. // Ind. Eng. Chem. Res. 2022. V. 61. № 43. P. 15961.
  35. 35. Iovu H., Hubca G., Simionescu E., Badea E.G., Dimonic M. // Angew. Makromol. Chem. 1997. V. 249. № 1. P. 59.
  36. 36. Sriniváça Rao G.S., Upadhyay V.K., Jain R.C. // J. Appl. Polym. Sci. 1999. V. 71. № 4. P. 595.
  37. 37. Ren C., Li G., Dong W., Jiang L., Zhang X., Wang F. // Polymer. 2007. V. 48. № 9. P. 2470.
  38. 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. 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. 40. Oehme A., Gebauer U., Gehrke K., Beyer P., Hartmann B., Lechner M.D. // Macromol. Chem. Phys. 1994. V. 195. № 12. P. 3773.
  41. 41. Boisson C., Barbotin F., Spitz R. // Macromol. Chem. Phys. 1999. V. 200. № 5. P. 1163.
  42. 42. Friebe L., Nuyken O., Windisch H., Obrecht W. // Macromol. Chem. Phys. 2002. V. 203. № 8. P. 1055.
  43. 43. Salakhov I.I., Akhmetov I.G., Kozlov V.G. // Polymer Sci. Ser. B. 2011. V. 53. № 7. P. 385.
  44. 44. Monascoe R.E., Cadupoa S.M., Mapuna H.F. // Высо-комолек. соед. A. 1996. T. 38. № 3. C. 407–417.
  45. 45. Sigawa N.N., Usmanov T.S., Budov V.P., Spivak S.I., Monakov Y.B. // Polymer Science B. 2000. V. 42. № 1–2. P. 1.
  46. 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. 47. Monakov Y.B., Sabirov Z.M. // Int. J. Polym. Mater. 2001. V. 50. № 1. P. 57.
  48. 48. Sigawa N.N., Usmanov T.S., Budov V.P., Spivak S.I., Monakov Y.B. // Int. J. Polym. Mater. 2001. V. 49. № 4. P. 475.
  49. 49. Monakov B.Y., Sigawa N.N. // Polymer Science C. 2001. V. 43. № 1. P. 61.
  50. 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. 51. Sigaeva N.N., Usmanov T.S., Budrov V.P., Monakov Y.B. // Russ. J. Appl. Chem. 2001. V. 74. № 7. P. 1141.
  52. 52. Monakov Y.B., Sabirov Z.M., Urazbaev V.N., Efimov V.P. // Kinet. Catal. 2001. V. 42. № 3. P. 310.
  53. 53. Monakov Y.B., Sabirov Z.M., Urazbaev V.N., Efimov V.P. // Polymer Science A. 2002. V. 44. № 3. P. 228.
  54. 54. Sigaeva N.N., Usmanov T.S., Budrov V.P., Spivak S.I., Zaikov G.E., Monakov Y.B. // J. Appl. Polym. Sci. 2003. V. 87. № 3. P. 358.
  55. 55. Urazbaev V.N., Efimov V.P., Sabirov Z.M., Monakov Y.B. // J. Appl. Polym. Sci. 2003. V. 89. № 3. P. 601.
  56. 56. Tobisch S. // Acc. Chem. Res. 2002. V. 35. № 2. P. 96.
  57. 57. Tobisch S. // Macromolecules. 2003. V. 36. № 16. P. 6235.
  58. 58. Tobisch S. // Can. J. Chem. 2009. V. 87. № 10. P. 1392.
  59. 59. Liu F., Wang M., Pan Y., Tang T., Cui D., Liu B. // Macromolecules. 2017. V. 50. № 3. P. 849.
  60. 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. 61. Guo Z.A., Xian J.Y., Rong L.R., Qin H., Jie Z. // Monatsh. Chem. 2019. V. 150. P. 1355.
  62. 62. Nsiri H., Belaid I., Lariu P., Thuilliez J., Boisson C., Perrin L. // ACS Catal. 2016. V. 6. № 2. P. 1028.
  63. 63. Romano E., Budzelcar P.H., De Rosa C., Talarico G. // J. Phys. Chem. A. 2022. V. 126. № 36. P. 6203.
  64. 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. 65. Akhmetov I.G. // Dr. Chem. Sci. Diss. 2013. 379 p.
  66. 66. Neese F. // WIREs Comput. Mol. Sci. 2012. V. 2. № 1. P. 73.
  67. 67. Neese F. // WIREs Comput. Mol. Sci. 2017. V. 8. № 1. P. e1327.
  68. 68. Becke A. // J. Chem. Phys. 1993. V. 98. P. 5648.
  69. 69. Lee C., Yang W., Parr R.G. // Phys. Rev. B. 1988. V. 37. № 2. P. 785.
  70. 70. Weigend F., Ahirichs R. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2005. V. 7. № 18. P. 3297.
  71. 71. Stoychev G.L., Auer A.A., Neese F. // J. Chem. Theory Comput. 2017. V. 13. № 2. P. 554.
  72. 72. Dolg M., Stoll H., Preuss H. // J. Chem. Phys. 1989. V. 90. № 3. P. 1730.
  73. 73. Grimme S., Antony J., Ehrlich S., Krieg H. // J. Chem. Phys. 2010. V. 132. № 15. P. 154104.
  74. 74. Barone V., Cossi M. // J. Phys. Chem. A. 1998. V. 102. № 11. P. 1995.
  75. 75. Cammi R., Memucci B., Tomasi J. // J. Phys. Chem. A. 2000. V. 104. № 23. P. 5631–5637.
  76. 76. Dapprich S., Komdromi I., Byun K.S., Morokuma K., Frisch M.J. // J. Mol. Struct. THEOCHEM. 1999. V. 461. P. 1.
  77. 77. Grimme S., Bannwarth C., Shushkov P. // J. Chem. Theory Comput. 2017. V. 13. № 5. P. 1989.
  78. 78. Bannwarth C., Ehlert S., Grimme S. // J. Chem. Theory Comput. 2019. V. 15. № 3. P. 1652.
  79. 79. Ehlert S., Stalin M., Spieler S., Grimme S. // J. Chem. Theory Comput. 2021. V. 17. № 7. P. 4250.
  80. 80. Anno T. // J. Chem. Phys. 1958. V. 28. № 5. P. 944.
QR
Translate

Indexing

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Higher Attestation Commission

At the Ministry of Education and Science of the Russian Federation

Scopus

Scientific Electronic Library