New metal catalysts for Ring-Opening Polymerization of cyclic esters
Abstract
I problemi ambientali ed economici legati ai polimeri derivanti da fonti petrolchimiche hanno
spinto la ricerca accademica verso lo sviluppo di alternative green e degradabili rispetto alle
plastiche convenzionali. I poliesteri alifatici possono essere considerati un’alternativa
sostenibile rispetto ai polimeri convenzionali di origine petrolifera. La polimerizzazione per
apertura di anello di esteri ciclici (ROP) catalizzata da complessi metallici permette di ottenere
poliesteri alifatici con masse molecolari controllate usando blande condizioni di reazione ed
si evita la formazione di piccole molecole come sottoprodotti.1 Nel mio progetto di dottorato
mi sono focalizzato sullo sviluppo di nuovi sistemi catalitici per la ROP di esteri ciclici basati
su complessi metallici del gruppo IV o Al. I metalli scelti sono non tossici, biocompatibili ed
economici, caratteristiche molto ricercate in campo accademico, industriale e medico.
2
In
particolare in questo progetto ho sviluppato nuovi catalizzatori nel quale il metallo è
supportato da leganti lineari bidentati, tetradentati e tridentati contenenti funzioni ammidiche
accoppiate con gruppi tioeteri (NS, NSSN e NSO). Ho concentrato la mia attenzione su questo
tipo di leganti perché è stato dimostrato che i leganti donatori di ammidi sono leganti adatti
per i primi metalli di transizione. Vale la pena
notare che l'efficienza dei complessi del
gruppo IV e Al con leganti ammidici nella
ROP degli esteri ciclici è stata a malapena
esplorata.3 Leganti e complessi sintetizzati
sono stati caratterizzati mediante
spettroscopia di massa e NMR e, quando
possibile, mediante analisi di diffrazione di
raggi X. Le prestazioni catalitiche dei
complessi nella ROP di esteri ciclici, come L-Lattide, sono state ampiamente studiate e tutti,
sia quelli del gruppo IV che quelli di Al, hanno dimostrato di essere attivi nella
polimerizzazione. I poliesteri ottenuti sono stati caratterizzati mediante spettroscopia NMR,
cromatografia a permeazione di gel (GPC) e calorimetria a scansione differenziale (DSC).
[a cura dell'Autore] The environmental and economic problems related to the petrochemical-derived polymers
have driven the academic research toward the development of green and degradable
alternatives to conventional plastics. The aliphatic polyesters can be considered a sustainable
alternative to conventional polymer of petrochemical origin. The ring opening polymerization
(ROP) of cyclic esters catalyzed by metal complexes allows obtaining aliphatic polyesters with
controlled molecular masses using mild reaction conditions and avoids the formation of small
molecule byproducts.1
In my PhD project I focused on developing new catalytic systems for
the ROP of cyclic esters based on group IV or Al metal complexes. The chosen metals are
nontoxic, biocompatible and non-expensive, characteristics much sought after in the academic,
industrial and medical fields.2
In particular in this project I developed new catalysts in which the metal is supported by linear
bidentate, tetradentate and tridentate ligands that exhibit amide functions coupled with
thioether groups (NS, NSSN and NSO). I have focused my attention on this type of ligands
because amide donor ligands have been proven to be well-suite ligands for early transition
metals. It is worth to note that the efficiency of group IV and Al complexes with amide ligands
in the ROP of cyclic esters was barely
explored.3
Synthetized ligands and complexes were
characterized by Mass and NMR
spectroscopy, and when possible, by X-ray
diffraction analysis. The catalytic
performances of the complexes in the ROP of
cyclic esters, such as L-Lactide, were
extensively investigated and all, both those of
group IV and Al, have been shown to be active
in the polymerization. The obtained polyesters were characterized by NMR spectroscopy, gel
permeation chromatography (GPC) and differential scanning calorimetry (DSC). [edited by Author]