Kluczowa różnica - polimeryzacja anionowa i kationowa
Polimeryzacja anionowa i polimeryzacja kationowa to dwa typy reakcji polimeryzacji wzrostu łańcucha, które są wykorzystywane do syntezy różnych typów polimerów. Obie te reakcje mają ten sam mechanizm reakcji, ale inicjator reakcji jest inny. Reakcje polimeryzacji anionowej są inicjowane przez aktywne ugrupowania anionowe, podczas gdy reakcje polimeryzacji kationowej są inicjowane przez aktywne ugrupowania kationowe. To jest kluczowa różnica między polimeryzacją anionową i kationową. Obie te reakcje polimeryzacji są wrażliwe na zastosowany rozpuszczalnik.
Co to jest polimeryzacja anionowa?
Polimeryzacja anionowa to łańcuchowa reakcja wzrostu, która rozpoczyna się od anionu. W polimeryzacji anionowej stosuje się kilka różnych typów inicjatorów. Ta seria reakcji przebiega w trzech etapach: inicjacja, propagacja łańcucha i zakończenie łańcucha. Te reakcje polimeryzacji są inicjowane przez nukleofilową addycję do podwójnego wiązania monomeru. Dlatego inicjator zastosowany w reakcji powinien być nukleofilem.
Inicjacja przez silny anion
Co to jest polimeryzacja kationowa?
Polimeryzację kationową można uznać za inną kategorię reakcji polimeryzacji ze wzrostem łańcucha. Kation inicjuje tę reakcję, przenosząc swój ładunek na monomer, co z kolei prowadzi do wytworzenia bardziej reaktywnych form. Następnie reaktywny monomer reaguje podobnie z innymi monomerami, tworząc polimer. Istnieje tylko ograniczona liczba monomerów, które mogą ułatwić łańcuchową reakcję polimeryzacji kationowej. Do tego typu reakcji odpowiednie są olefiny zawierające podstawniki będące donorami elektronów i heterocykle.
Inicjacja kwasami protonowymi
Jaka jest różnica między polimeryzacją anionową i kationową?
Przykłady inicjatorów i monomerów:
Monomery:
Polimeryzacja anionowa: Polimeryzacja anionowa zachodzi z monomerami z grupami odciągającymi elektrony, takimi jak nitryl, karboksyl, fenyl i winyl.
Polimeryzacja kationowa: Alkeny z podstawnikami alkoksylowymi, fenylowymi, winylowymi i 1,1-dialkilowymi są przykładami monomerów stosowanych w polimeryzacji kationowej.
Inicjatorzy:
Polimeryzacja anionowa: Nukleofile, takie jak wodorotlenek, alkoholan, cyjanek lub karboanion, mogą działać jako inicjatory w polimeryzacji anionowej. Karboanion może pochodzić z form metaloorganicznych, takich jak alkilolit lub odczynnik Grignarda.
Polimeryzacja kationowa: środki elektrofilowe, takie jak kwasy chlorowcowodorowe (HCl, HBr, H 2 SO 4, HClO 4) stanowią jedną z grup inicjatorów stosowanych w reakcjach polimeryzacji kationowej. Ponadto kwasy Lewisa (akceptory elektronów) i związki zdolne do generowania jonów karbonowych mogą również inicjować polimeryzację. Przykładami kwasów Lewisa są AlCl 3, SnCl 4 BF 3, TiCl 4, AgClO 4, i 2. Jednakże, kwasy Lewisa wymagają współinicjatora, takiego jak H 2 O lub organicznego związku chlorowca.
Mechanizm:
Polimeryzacja anionowa: Polimeryzacja anionowa wymaga inicjatora do rozpoczęcia reakcji i monomeru do utworzenia polimeru. W tym przypadku reaktywne ugrupowanie anionowe inicjuje reakcję przez reakcję z monomerem. Powstały monomer to karboanion, który następnie reaguje z innym monomerem, tworząc nowy karboanion. Reakcja przebiega przez dodanie monomeru do rosnącego łańcucha w ten sam sposób, co prowadzi do powstania łańcucha polimeru. Nazywa się to „propagacją łańcuchową”.
Polimeryzacja kationowa: reaktywne ugrupowanie kationowe inicjuje reakcję przez wiązanie i przenoszenie ładunku do monomeru. Powstały reaktywny monomer reaguje następnie z innym monomerem, tworząc polimer w taki sam sposób, jak w polimeryzacji anionowej.
Szybkość reakcji:
Polimeryzacja anionowa: Szybkość reakcji polimeryzacji anionowej jest stosunkowo wolniejsza niż reakcje polimeryzacji kationowej, ponieważ ładunek ujemny inicjatora anionowego można stabilizować kilkoma innymi czynnikami. Gdy jony te są stabilne, stają się mniej reaktywne.
Polimeryzacja kationowa: Szybkość reakcji polimeryzacji kationowej jest stosunkowo szybsza niż reakcje polimeryzacji anionowej, ponieważ inicjator kationowy jest bardzo reaktywny, trudny do kontrolowania i stabilizacji.
Aplikacje:
Polimeryzacja anionowa: Polimeryzacja anionowa jest stosowana do produkcji niektórych ważnych materiałów, takich jak syntetyczne kauczuki polidienowe, roztwory kauczuków styrenowo-butadienowych (SBR) i styrenowe elastomery termoplastyczne.
Polimeryzacja kationowa: Polimeryzacja kationowa jest stosowana do produkcji poliizobutylenu (używanego w dętkach) i poli (N-winylokarbazolu) (PVK).
