¿Qué es la Metatesis Olefínica?
En estas páginas hemos hablado mucho sobre cómo obtener polímeros a partir de monómeros con dobles enlaces carbono-carbono. ¿Recuerda nuestra charla sobre polímeros vinílicos? Sin embargo los polímeros vinílicos no poseen dobles enlaces en su cadena principal. Ahora vamos a tratar sobre cómo partir de monómeros con dobles enlaces para obtener polímeros con dobles enlaces en su cadena principal. A estos polímeros los llamamos polialquenámeros. Una forma de hacer polialquenámeros es por medio de una ingeniosa reacción denominada metatesis olefínica. .
Olefina es una palabra anticuada. Una olefina es lo mismo que un alqueno, es decir, una molécula con un doble enlace carbono-carbono. La metatesis olefínica es obviamente una reacción que involucra olefinas. Para ser exactos, dos olefinas. Y transcurre así: los carbonos unidos por el doble enlace se intercambian para formar dos nuevas olefinas, tal como lo describe la siguiente figura.
¿Interesante, no? Pero ciertamente no resulta obvio que esta reacción pueda ser usada para hacer polímeros. De hecho, esta reacción fue descubierta en los años '20 y recién cincuenta años después los científicos idearon una manera de utilizarla en la obtención de polímeros. Pero tuvieron que pasar otros veinte años hasta que alguien hiciera algo útil con esta reacción. Y aunque el proceso demandó mucho estudio por parte de algunos químicos de polímeros, finalmente tuvo éxito. Los químicos idearon dos métodos para emplear la metatesis olefínica en la obtención de polímeros.
DOS IMPORTANTES POLIMERIZACIONES
¡A UN BAJO COSTO!
Veámoslas en detalle, ¿de acuerdo?
¿Cómo la metatesis hace ésto posible? Le mostraré cómo, usando el ejemplo de dos moléculas de 1,5-hexadieno que reaccionan entre sí:
Obviamente los dobles enlaces de los extremos de la nueva molécula pueden seguir reaccionando por metatesis, de modo que el polímero crece. Hemos mostrado el isómero cis del producto formado, pero por lo general se pueden formar ambos, el cis y el trans, y en el polímero final hay suficiente lugar para los dos.
También podemos obtener polímeros a partir de olefinas cíclicas. Observe la figura de abajo y verá que una olefina cíclica, en este caso ciclopenteno, es empleada para sintetizar un polímero que no posee estructuras cíclicas en su cadena principal.
Por esta razón es que hablamos de una "polimerización metatésica por apertura de anillo". Lógico. Créase o no, la ROMP se emplea para obtener algunos productos muy útiles. Por ejemplo una formidable pequeña molécula como el norborneno, es polimerizada mediante la ROMP para obtener polinorborneno. Es una clase de caucho usada para hacer, entre otras cosas, componentes de automóviles, esos componentes de la carrocería que evitan la vibración.
También, mediante la ROMP, podemos obtener otro polímero a partir de una molécula similar: el endo-diciclopentadieno. Cuando lo polimerizamos, obtenemos un polímero con una olefina cíclica como grupo pendiente. Este polímero es por supuesto, el polidiciclopentadieno.
Esta olefina pendiente puede hacerse reaccionar para entrecruzar el polímero, posiblemente por la tradicional polimerización vinílica u otra. El polímero es un plástico rígido que se emplea para fabricar platos de antenas satelitales, componentes de carrocería para vehículos aptos para la nieve y otros objetos que por lo general sean empleados en exteriores. Usted no querrá usar esta cosa en interiores, porque siempre hay una pequeña porción de endo-diciclopentadieno sin reaccionar que queda ocluida en el polímero. Se trata de un monómero maloliento que en poco tiempo es capaz de impregnar una habitación.
Se requiere de una explicación para saber cómo sucede ésto. Es un poco complicada. Comienza con una etapa de iniciación.
¿Qué necesitábamos para una etapa de iniciación? ¿Un iniciador tal vez? En este caso, el iniciador es generalmente un átomo metálico como el tungsteno o el molibdeno.
El iniciador reacciona con una molécula de ciclopenteno, por medio de una reacción metatésica como las que hemos estado viendo, para dar una molécula con un doble enlace carbono-carbono en un extremo y un doble enlace cabono-metal en el otro.
Ese doble enlace carbono-metal puede reaccionar con otra molécula de ciclopenteno exactamente de la misma forma:
Y así el polímero crece, hasta que obtenemos ésto:
Polimerización Metatésica Nº1:
Esas dos polimerizaciones se denominan polimerización metatésica por apertura de anillo (del inglés, ROMP) y polimerización metatésica de dienos acíclicos (del inglés, ADMET). Hablaremos primero sobre la ADMET porque es más sencilla, si bien la ROMP ha sido más extensamente investigada. En la ADMET partimos de un dieno acíclico (¡vaya, sorpresa!) como el 1,5-hexadieno y terminamos con un polímero con un doble enlace en la cadena principal, además de gas etileno como subproducto.
Polimerización Metatésica de Dienos Acíclicos
Polimerización Metatésica Nº2:
Polimerización Metatésica por Apertura de Anillo
¡Haga clic aquí!
Volver al Directorio del Nivel Cuatro
Volver al Directorio de Macrogalleria