Новые билдинг-блоки из биовозобновляемых фуранов и динамеры на их основе

В связи с быстрым истощением запасов ископаемого углеводородного сырья, эффективная замена традиционных источников углерода на возобновляемые ресурсы станет одной из важнейших задач для человечества в пост-нефтяную эру. Переход к биовозобновляемому сырью требует не только поиска новых источников энергии, но и разработки новой платформы билдинг-блоков для полимерных материалов. С фундаментальной точки зрения представленный проект направлен на расширение синтетического потенциала возобновляемых фуранов с использованием реакций циклоприсоединения к фурановому кольцу. Серьезное внимание будет уделено изучению реакции Дильса-Альдера фуранов с алкенами или алкинами. Впервые в мире будет изучена возможность проведения органокаталитической реакции Дильса-Альдера и опробован ряд новых подходов к полимеризации на основе реакциии ДА. Практической частью проекта станет создание новых билдинг-блоков для динамеров и матриц для полимерных композиционных материалов со свойствами самовосстановления и с возможностью вторичной переработки после окончания срока службы. Самовосстанавливающиеся материалы на основе обратимых ковалентных взаимодействий (динамических связей) обладают способностью к восстановлению механических свойств после механических повреждений, что значительно увеличивает срок службы изделий из них, а также открывает возможность их вторичной переработки. Впервые в мире будут получены материалы на основе тандемной реакции Дильса-Альдера с повышенной до более 200оС температурой обратного процесса. Подавляющее большинство работ в области химии С5 и С6 фурфуролов, получаемых кислотно-катализируемой дегидратацией углеводов, направлены на модификацию заместителей при фурановом кольце, тогда как химия фуранового кольца изучена гораздо слабее. Это создает существенные ограничения в использовании фурфуролов в качестве химических платформ для дальнейшего получения функциональных материалов. Разработка новых эффективных подходов к модификации фуранового кольца в фурфуроле и производных существенно расширит его синтетический потенциал, поскольку обеспечит дальнейший переход к новым высокофункционализированным билдинг-блокам и функциональным полимерам в соответствии с принципами зеленой химии и устойчивого развития. Таким образом, в данном проекте планируется опробовать ряд принципиально новых фундаментальных подходов к модификации фурфурола с целью дальнейшего получения продуктов тонкой химии и полимерных материалов: динамеров и матриц для ПКМ со свойствами самовосстановления. Мы надеемся, что научные исследования, проведенные в рамках настоящего проекта, создадут научные основы для более эффективного использования углеводной биомассы как источника высокоценных продуктов и материалов, что в дальнейшем позволит рассматривать ее в качестве экономически рентабельной альтернативы ископаемому сырью.