Microstructural Analysis of Benzoxazine Cationic Ring-Opening Polymerization Pathways

Autor(es)

Ribeiro, Francisco W. M. ; Omari, Isaac ; Thomas, Gilian T. ; Paul, Mathias ; Williams, Peter J. H. ; McIndoe, J. Scott ; Correra, Thiago C.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: MACROMOLECULAR RAPID COMMUNICATIONS; v. N/A, p. 7-pg., 2023-10-09.

Resumo

Herein, an evaluation of the initial step of benzoxazine polymerization is presented by mass spectrometry, with a focus on differentiating the phenoxy and phenolic products formed by distinct pathways of the cationic ring opening polymerization (ROP) mechanism of polybenzoxazine formation. The use of infrared multiple photon dissociation (IRMPD) and ion mobility spectrometry (IMS) techniques allows for differentiation of the two pathways and provides valuable insights into the ROP mechanism. The results suggest that type I pathway is favored in the initial stages of the reaction yielding the phenoxy product, while type II product should be observed at later stages when the phenoxy product would interconvert to the most stable type II phenolic product. Overall, the findings presented here provide important information on the initial step of the benzoxazine polymerization, allowing the development of optimal polymerization conditions and represents a way to evaluate other multifunctional polymerization processes. Benzoxazine ring opening polymerization (ROP) mechanism is evaluated by mass spectrometry (MS), including tandem MS, ion mobility spectrometry, and infrared multiple photon dissociation spectroscopy. The ROP iminium intermediate is shown to be present in the polymerization reaction. The first polymerization step is evaluated and showed a preference for the kinetically favored phenoxy product over the thermodynamic phenolic product.image (AU)

• Processo FAPESP: 21/06726-0 - Investigação de intermediários reativos em processos químicos e bioquímicos complexos
• Beneficiário: Thiago Carita Correra
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores - Fase 2
• Processo FAPESP: 17/18485-1 - Estudo de mecanismos de haloaminação por catalisadores metálicos e organocatalisadores
• Beneficiário: Francisco Wanderson Moreira Ribeiro
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Processo FAPESP: 23/01180-4 - Desenvolvimentos de métodos avançados para a avaliação de isômeros por espectrometria de massas de sistemas químicos e biológicos.
• Beneficiário: Francisco Wanderson Moreira Ribeiro
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Capacitação - Treinamento Técnico
• Processo FAPESP: 22/00498-8 - EMU concedido no processo 21/06726-0: sistema de mobilidade iônica acoplada à espectrometria de massas (IMS-MS)
• Beneficiário: Thiago Carita Correra
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 19/25634-9 - Estudo de reações em tempo real e matrizes complexas por técnicas avançadas de espectrometria de massas
• Beneficiário: Thiago Carita Correra
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 19/16026-5 - Reações de ciclização promovidas por catalisadores Pd/Cu
• Beneficiário: Francisco Wanderson Moreira Ribeiro
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Doutorado
• Processo FAPESP: 15/08539-1 - EMU concedido no processo 2014/15962-5: espectrômetro de massas tipo íon TRAP modificado para realização de espectroscopia vibracional no infravermelho (IRMPD)
• Beneficiário: Thiago Carita Correra
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Programa Equipamentos Multiusuários
• Processo FAPESP: 14/15962-5 - Mecanismos de reação de sistemas catalíticos assimétricos por espectrometria de massas e espectroscopia vibracional de íons na fase gasosa
• Beneficiário: Thiago Carita Correra
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Jovens Pesquisadores