El 2,2,4,4-tetrametil-1,3-ciclobutanodiol ( CBDO ) es un diol alifático . Este diol se produce como una mezcla de isómeros cis y trans , dependiendo de la estereoquímica relativa de los grupos hidroxilo. Se utiliza como monómero para la síntesis de materiales poliméricos, generalmente como alternativa al bisfenol A (BPA). El CBDO se utiliza en la producción de copoliéster tritán , que se utiliza como sustituto del policarbonato sin BPA .
Las controversias asociadas con el BPA en grandes cantidades están relacionadas en última instancia con sus capacidades de alteración endocrina . [1] Al igual que el BPA, el CBDO es un diol con una estructura adecuada para fabricar poliésteres. El anillo C 4 del CBDO es lo suficientemente rígido como para evitar que los dos grupos OH formen estructuras cíclicas. A diferencia del BPA, no hay evidencia actual de efectos cancerígenos o tóxicos de los productos de consumo basados en CBDO. Sin embargo, hay pocos estudios sobre la toxicología del CBDO tanto para los efectos a largo como a corto plazo.
El CBDO tiene ventajas potenciales en relación con el BPA como componente básico para la producción de poliésteres. El CBDO es muy estable térmica y mecánicamente. Los poliésteres preparados a partir de CBDO son materiales rígidos, pero la combinación de CBDO con dioles flexibles da como resultado materiales con alta resistencia al impacto, bajo color, estabilidad térmica, buena estabilidad fotooxidativa y transparencia. [2] Como ventaja adicional, los polímeros derivados del CBDO tienen alta ductilidad. [3] Las propiedades térmicas y mecánicas de los poliésteres derivados del CBDO suelen ser superiores a las de los poliésteres convencionales. [2]
La síntesis de CBDO implica la pirólisis del anhídrido isobutírico seguida de la hidrogenación de la 2,2,4,4-tetrametilciclobutanodiona resultante . [4] Esta síntesis se asemeja al método utilizado para producir CBDO en la actualidad. El primer paso implica la conversión del ácido isobutírico o su anhídrido en cetena . Esta cetena luego se dimeriza para formar un anillo de cuatro miembros con dos grupos cetona .
El anillo de producto se hidrogena para dar un diol. El último paso generalmente implica hidrogenación catalítica con catalizadores de rutenio , níquel o rodio . La hidrogenación del anillo de dicetona da como resultado isómeros cis y trans . [3] [5] A continuación se presenta un esquema simplificado para la producción de CBDO.
El anillo C 4 del isómero cis del CBDO no es plano. En el caso de los ciclobutanos simples no planos, los ángulos diedros varían de 19 a 31°. El isómero cis del CBDO cristaliza como dos confórmeros con un ángulo diedro promedio de 17,5° en estado sólido. [6] Sin embargo, el isómero trans tiene un ángulo diedro de 0°. [7]
El método económico actual para la producción de poliésteres es la esterificación directa de ácidos dicarboxílicos con dioles. Esta polimerización por condensación añade unidades monoméricas a una cadena. Las cadenas individuales reaccionan entre sí a través de grupos terminales carboxilo e hidroxilo. Finalmente, se produce la transesterificación dentro de la cadena. [8] Aunque el CBDO se utiliza con mayor frecuencia en poliésteres, también se han sintetizado copolicarbonatos mixtos de CBDO y una serie de bisfenoles. Las diferentes reactividades de los isómeros cis y trans no se han estudiado en profundidad.