Development of Ru(II) complex sulphoxide for polymerization application via ring-opening cyclic olefin metathesis

Este trabalho apresenta as sínteses do complexo fac-[RuCl2(Sdmso3(O-dmso)] (1) e de dois novos complexos, trans,cis,cis- [RuCl2(S-dmso)2(NH2Ph)2] (2) e fac-[RuCl2(Sdmso)3(NH2Ph)] (3). Estes compostos foram caracterizados por espectroscopia de absorção na região do infravermelho, espectroscopia de absorção na região do ultravioleta e visível, análise elementar (CHN), RMN (1H e 13C{1H}) e por difração de raios X em monocristal, confirmando a formação de complexos hexacoordenados. As atividades catalíticas destes complexos como pré-catalisadores nas reações de polimerização via metátese por abertura de anel (ROMP) de norborneno (NBE), norbornadieno (NBD), diciclopentadieno (DCPD) e seus copolímeros foram investigadas. As polimerizações foram realizadas na presença de etil diazoacetato (EDA) em diferentes razões molares de [monômero]/[Ru], tempos e temperaturas de reação. Estudos em função da variação da razão molar [monômero]/[Ru] mostraram que, em geral, a melhor condição para reação via ROMP é a de 5000 equivalentes na presença de [EDA]/[Ru] = 28. Valores de massas moleculares com ordem de magnitude de 105 g.mol-1 para todos os poliNBE e poli(NBE-co-DCPD) foram medidos por cromatografia por permeação em gel (GPC). Os demais polímeros foram insolúveis em CHCl3. Em polimerizações com NBE a 25 °C por 50 min, obtiveram-se rendimentos de 91, 83 e 99 % usando os complexos 1, 2 e 3, respectivamente. Nas polimerizações de NBD, o complexo 1 rendeu 8 % de poliNBD a 50 °C em 30 min. Nestas mesmas condições, os complexos 2 e 3 renderam 42 e 34 % de poliNBD, respectivamente. Na ROMP de DCPD a 50 °C em 30 min, os três complexos sintetizaram poliDCPD com rendimentos em torno de 16 %. A 50 °C por 30 min, poli(NBE-co-NBD) com maior concentração de NBD (80NBD: 20NBE) usando os complexos 2 ou 3 foram obtidos com 35 % de rendimento, enquanto com o complexo 1 os rendimentos são de 15 %. Copolímeros do tipo poli(NBE-co-DCPD) foram obtidos com maiores rendimentos com o complexo 3 e com maiores valores de Mw usando o complexo 2. A influência do tipo de complexo e dos efeitos cooperativos dos ligantes foi avaliada neste tipo de reação com implicações nas características dos polímeros.This work presents the syntheses of the complex fac-[RuCl2(Sdmso)3(O-dmso)] (1) and of the two new complexes trans,cis,cis- [RuCl2(S-dmso)2(NH2Ph)2] (2) and fac-[RuCl2(Sdmso)3(NH2Ph)] (3). These compounds were characterized by infrared absorption spectroscopy, ultraviolet-visible absorption spectroscopy, elemental analysis (CHN), NMR (1H and 13C{1H}) and by X-ray diffraction in single crystals, confirming the formation of hexacoordinate complexes. The catalytic activities of these complexes as pre-catalysts in ring-opening metathesis polymerization (ROMP) reactions of norbornene (NBE), norbornadiene (NBD), dicyclopentadiene (DCPD) and its copolymers were investigated. The polymerizations were carried out in presence of ethyl diazoacetate (EDA), in different molar ratios of [monomer]/[Ru], as a function of reaction time and temperature. Studies on the variation of the [monomer]/[Ru] molar ratio have shown that, in general, the best condition for the ROMP reaction is 5000 equivalents, in the presence of [EDA]/[Ru] = 28.Values of molecular weights with order of magnitude of 105 g.mol-1 for all polyNBE and poly(NBE-co-DCPD) were measured by gel permeation chromatography (GPC). The other polymers were insoluble in CHCl3. In polymerizations with NBE at 25 °C for 50 min, yields of 91, 83 and 99 % were obtained using complexes 1, 2 and 3, respectively. In the NBD polymerizations, complex 1 yielded 8 % of polyNBD at 50 °C for 30 min. Under these same conditions, complexes 2 and 3 yielded 42 and 34 % of polyNBD, respectively. In the ROMP of DCPD at 50 °C for 30 min, the three complexes synthesized polyDCPD in yields of about 16 %. At 50 °C for 30 min, poly(NBE-co-NBD) with higher concentration of NBD (80NBD : 20NBE) using complexes 2 or 3 were obtained in 35% yield, while with complex 1 the yields were 15 %. Poly(NBE-co-DCPD) copolymers were obtained in higher yields with complex 3 and higher Mw values using complex 2. The influence of the type of complex and the cooperative effects of the ligands were evaluated in this type of reaction with implications in the characteristics of the polymers