Síntesis y caracterización de nuevas polinorbornén dicarboximidas sulfonadas para membranas de intercambio protónico

Abstract

The present work reports the synthesis and polymerization via ring opening metathesis (ROMP) of the new monomers exo-N-pentafluorphenyl-7-oxanorbornene-5,6-dicarboximide (2a) and N-(triphenylmetyl) phenyl-exo-endo-norbornene-5,6-dicarboxime (2b). The synthesis of the monomer 2a was carried out from the reaction of the maleic anhydride with the 2,3,4,5,6 pentafluoroaniline while the synthesis of the monomer 2b was made from the reaction of the norbornene-5,6-dicarboxylic anhydride (NDA) with 4-tritylanyline. The NDA was obtained in the laboratory through a methodology previously reported. The monomer 2a was polymerized using Grubbs 1st Generation catalyst meanwhile the monomer 2b was polymerized using Grubbs 2nd Generation catalyst. Then the polymers 3a and 3b were quantitatively hydrogenated using p-toluensulfonyl hydrazide. Later, the hydrogenated polymers 4a and 4b were sulfonated using sodium 4-hydroxibenzensulfonate dehydrate and acetyl sulfate, respectively. The new monomers and polymers were effectively characterized through infrared spectroscopy (FT-IR), nuclear magnetic resonance (1H-RMN, 13C-RMN, 19F-RMN), X-ray diffraction, thermomechanical analysis (TMA), thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC), among info:eu-repo/semantics/others. In the sulfonated materials were evaluated properties such as exchange ionic capacity (IEC) and water uptake (WU). The IEC of the sulfonated polymers 5a and 5b, determined by chemical titration, were of 2.18 mmol/g and 2.50 mmol/g, respectively.

En este trabajo se reporta la síntesis y polimerización vía metátesis con apertura de anillo (ROMP) de los nuevos monómeros exo-N-pentafluorofenil-7-oxanorbornene-5,6-dicarboximida (2a) y N-(trifenilmetil) fenil-exo-endo-norbornene-5,6-dicarboximida (2b). La síntesis del monómero 2a se llevó a cabo a partir de la reacción del anhídrido maleico con 2,3,4,5,6 pentafluoroanilina mientras que la síntesis del monómero 2b se efectuó a partir de la reacción del anhídrido norbornen-5,6-dicarboxílico (NDA) con 4-Tritilanilina. El NDA fue obtenido en el laboratorio siguiendo una metodología de síntesis previamente reportada. El monómero 2a fue polimerizando utilizando el catalizador de Grubbs de 1a generación mientras que el monómero 2b fue polimerizado utilizando el catalizador de Grubbs de 2a generación. A continuación, los polímeros 3a y 3b fueron hidrogenados cuantitativamente utilizando p-toluenesulfonil hidracida. Posteriormente, los polímeros hidrogenados 4a y 4b fueron sulfonados utilizando 4-hidroxibencensulfonato de sodio dihidratado y el sulfato de acetilo, respectivamente. Los nuevos monómeros y polímeros fueron caracterizados eficazmente mediante espectroscopia de infrarrojo (FT-IR), resonancia magnética nuclear (1H-RMN, 13C-RMN, 19F-RMN), difracción de Rayos X, análisis termomecánico (TMA), análisis termogravimétrico (TGA) y calorimetría diferencial del barrido (DSC), entre otros. En los materiales sulfonados fueron evaluadas propiedades tales como la capacidad de intercambio iónico (IEC) y la absorción de agua (WU). La IEC de los polímeros sulfonados 5a y 5b, determinada por titulación química, es de 2.18 mmol/g y 2.50 mmol/g, respectivamente.