Laurent Maron, Alexandre Welle, Elisa Louyriac, Eva Laur, Jean-Michel Brusson, Jean-François Carpentier, Aurélien Vantomme, Olivier Miserque, Evgueni Kirillov, Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), TOTAL S.A., This work was gratefully supported by Total S.A. and Total Research and Technology Feluy (PhD grants to EL and EL)., Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche sur les Systèmes Atomiques et Moléculaires Complexes (IRSAMC), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Rennes (UR)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
International audience; The syndioselective copolymerization of styrene with ethylene (in bulk or in aliphatic hydrocarbon solutions, (nBu)2Mg as scavenger, Tpolym = 60-140 °C) was achieved in the presence of a series of ansa-lanthanidocenes of the type {R2C(C5H4)(R′R′Flu)}Ln(1,3-C3H3(SiMe3)2)(THF)x (1-Nd-K-allyl, 2-7-Nd, and 2-Sc,La,Sm,Pr). While precursors based on small ionic radius metals (2-Sc) or bearing bulky substituents in 3,6-positions of the fluorenyl moieties (3-Nd and 5-Nd) were poorly or not active under standard polymerization conditions (60 °C), 2-La,Pr,Nd,Sm which bear 2,7-tBu2 substituents on the Flu ligand produced efficiently sPSE materials (productivity 300-400+ kg mol(Ln)-1 h-1, [r]5 = 71%; controlled amount of ethylene inserted in the range 1-15 mol %). Under harsher conditions (Tpolym = 100-140 °C, [St]0/[Nd]0 = 40 000-147 000 equiv), 2-Nd produced similar sPSE materials with a productivity increased by 1 order of magnitude (up to 5430 kg mol(Nd)-1 h-1). Theoretical DFT investigations including the solvent model, performed on the first three insertion steps for the benchmark catalysts {(Me2C(C5H4)(Flu)}Nd(C3H5)(THF) (I), the putative 1-Nd, and the most effective 2-Nd, allowed to corroborate the nature of the obtained copolymers, with ethylene units randomly distributed within long sPS sequences. These studies established also that the presence of bulky substituents on the fluorenyl ligands is crucial in the activity, but the nature of the substituents on the allyl group has no effect on the chemistry and the nature of the resulting styrene-ethylene copolymer but only influences the initiation step in which the first ethylene insertion will be more or less favored with respect to the styrene insertion.