Comprendre la synergie catalytique dans les catalyseurs de polymérisation dinucléaires pour des polymères durables

Comprendre la chimie sous-jacente à la synergie intermétallique et la découverte de relations structure-performances généralement applicables sont des défis majeurs en catalyse. De plus, des catalyseurs à haute performance utilisant des éléments abondants dans la croûte terrestre, non toxiques et peu coûteux doivent être prioritaires. Ici, une série de catalyseurs hétérodinamiques de la forme Co(III)M(I/II), où M(I/II) = Na(I), K(I), Ca(II), Sr(II), Ba(II) sont évalués pour trois polymérisations différentes, par évaluation des constantes de vitesse, des fréquences de renouvellement, de la sélectivité des polymères et du contrôle. Cela permet des comparaisons de performances à la fois au sein des catalyseurs et entre ceux contenant des métaux des groupes I et II pour la copolymérisation par ouverture de cycle de l'oxyde de propène/CO2 (ROCOP), la ROCOP oxyde de propène/anhydride phtalique et la polymérisation par ouverture de cycle du lactide (ROP). Les données révèlent de nouvelles corrélations structure-performance qui s'appliquent à toutes les différentes polymérisations : les catalyseurs présentant des métaux du bloc s de moindre acidité de Lewis montrent des taux et une sélectivité plus élevées. Les ROCOP époxyde/hétéroculène montrent tous deux des augmentations exponentielles de l'activité (par rapport à l'acidité de Lewis, mesurée par le pKa de M(OH2)mn+), tandis que l'activité de la ROP de lactide et la sélectivité CO2/époxyde montrent des augmentations linéaires. De telles corrélations claires structure-activité/sélectivité sont très inhabituelles, mais sont entièrement rationalisées par les mécanismes de polymérisation et la chimie des intermédiaires catalytiques. L'applicabilité générale à trois polymérisations différentes est significative pour l'exploitation future de la synergie catalytique et fournit un cadre pour améliorer d'autres catalyseurs.