Химики из США, Южной Кореи, Венгрии и Швейцарии разработали гетерогенный катализатор на основе рутения для синтеза циклических полимеров из циклопентена. Также им удалось придумать реакционную установку, позволяющую легко отделять катализатор от продуктов реакции.

Исследование опубликовано в Nature Chemistry.

Линейные полимеры, содержащие в своей структуре двойные связи, наиболее часто применяются для изготовления смазочных материалов. Но эти материалы быстро изнашиваются из-за того, что при частом использовании связи углерод-углерод в цепочках полимера разрываются, и в результате материал становится менее вязким. Напротив, циклические полимеры со временем становятся более вязкими, потому что первый разрыв связи в молекуле циклического полимера приводит к раскрытию цикла. При этом образуется линейный полимер, а длина углеродной цепочки не меняется.

Один из основных способов синтеза линейных полиолефинов — метатезис с раскрытием цикла (ROMP). Для этой реакции химики используют катализаторы Граббса — карбеновые комплексы рутения с разными лигандами. Но недавно ученым удалось разработать похожий катализатор для синтеза циклических полимеров по реакции метатезиса с расширением цикла (REMP). Он представляет собой карбеновый комплекс рутения с циклическим фрагментом, объединяющим атом рутения и два карбеновых лиганда.

Катализаторы Граббса во время реакции находятся в растворе, и полимерный продукт часто содержит примеси комплексов рутения. Кроме того, сам рутений — дорогой металл стоимостью около 20 тысяч американских долларов за килограмм, а после реакции полимеризации катализатор регенерировать невозможно. Поэтому химики под руководством Роберта Граббса (Robert Grubbs) из Калифорнийского технологического института решили разработать катализатор, который после реакции можно будет выделить в чистом виде и использовать еще раз.