The Application of the Diels-Alder Reaction to Polymer Syntheses Based on Furan/Maleimide Reversible Couplings

Aplicación de la reacción de Diels-Alder a la síntesis de polímeros basada en acoplamientos reversibles furano-maleimida

El heterociclo furano es un reactivo diénico especialmente adecuado para la reacción de Diels-Alder y las maleimidas representan una familia típica de reactivos complementarios debido a su marcado carácter dienófilo. En este artículo se revisan de forma crítica los estudios dedicados a la explotación de la reacción de Diels Alder entre dichos motivos para sintetizar materiales macromoleculares que poseen diferentes estructuras y propiedades. Los enfoques más relevantes en este campo son (i) las reacciones de policondensación a partir de monómeros A-A y B-B y (ii) la reticulación reversible de polímeros lineales con restos colgantes de furano o maleimida, basada en la sensibilidad a la temperatura del equilibrio de Diels-Alder.

INTRODUCCIÓN

La química del furano es un campo muy amplio, pero sus aspectos industriales se basan esencialmente en la explotación del furfural (F) y sus derivados, ya que el primero se prepara fácilmente y a bajo precio a partir de recursos renovables omnipresentes en forma de subproductos agrícolas y forestales[1]. 

El campo de los polímeros de furano, que ha experimentado un notable desarrollo en los últimos años[1,2], representa un área de la ciencia y la tecnología macromoleculares que constituye una contrapartida a los materiales derivados del petróleo, tanto por la disponibilidad potencial de los precursores monoméricos en cualquier país como por su carácter renovable.

El heterociclo furano difiere sustancialmente en su comportamiento químico en comparación con los homólogos tiofeno y pirrol, debido a sus marcadas propiedades diánicas. Una de las consecuencias de esta característica estructural es que el furano y muchos de sus derivados son reactivos diánicos para la reacción de acoplamiento Diels-Alder (DA), hasta el punto de que en los libros de texto de química orgánica, normalmente se utilizan con anhídrido maleico como ejemplo de esta reactividad.

Las maleimidas son otra familia de dienófilos que se han estudiado a fondo debido a su alta reactividad y su amplia variabilidad estructural por la naturaleza de los sustituyentes nitrogenados, lo que proporciona una gran variedad de derivados tanto monofuncionales como polifuncionales.

Uno de los aspectos más relevantes de la reacción DA es la alta sensibilidad a la temperatura de su equilibrio, lo que implica que los aductos pueden revertirse fácilmente a sus precursores mediante calentamiento, proceso conocido como reacción retro-Diels-Alder (RDA).

La aplicación de estas reacciones a la síntesis macromolecular ha sido objeto de gran atención en las últimas décadas, pero los resultados más fructíferos proceden de investigaciones recientes. Dos enfoques distintos dominan este campo: