Kluczowa różnica – polimeryzacja anionowa i kationowa
Polimeryzacja anionowa i polimeryzacja kationowa to dwa rodzaje 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 indywidua anionowe, podczas gdy reakcje polimeryzacji kationowej inicjowane są przez aktywne indywidua kationowe. Jest to kluczowa różnica między polimeryzacją anionową a kationową. Obie te reakcje polimeryzacji są wrażliwe na zastosowany rozpuszczalnik.
Co to jest polimeryzacja anionowa?
Polimeryzacja anionowa to reakcja wzrostu łańcucha, 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 dodanie nukleofilowe do podwójnego wiązania monomeru. Dlatego inicjatorem użytym w reakcji powinien być nukleofil.
Inicjacja przez silny anion
Co to jest polimeryzacja kationowa?
Polimeryzację kationową można uznać za inną kategorię reakcji polimeryzacji wzrostu łańcucha. Kation inicjuje tę reakcję, przenosząc swój ładunek na monomer, co z kolei skutkuje wytworzeniem bardziej reaktywnego związku. Następnie reaktywny monomer reaguje podobnie z innymi monomerami, tworząc polimer. Istnieje tylko ograniczona liczba monomerów, które mogą ułatwić kationową reakcję łańcuchową polimeryzacji. Do tego typu reakcji odpowiednie są olefiny zawierające podstawniki elektronodonorowe i heterocykle.
Inicjacja przez kwasy protonowe
Jaka jest różnica między polimeryzacją anionową a kationową?
Przykłady inicjatorów i monomerów:
Monomery:
Polimeryzacja anionowa: Polimeryzacja anionowa odbywa się z monomerami posiadającymi grupy odciągające elektrony, takimi jak nitryl, karboksyl, fenyl i winyl.
Polimeryzacja kationowa: Alkeny zawierające podstawniki alkoksylowe, fenylowe, winylowe i 1,1-dialkilowe to tylko niektóre przykłady monomerów stosowanych w polimeryzacji kationowej.
Inicjatorzy:
Polimeryzacja anionowa: Nukleofile, takie jak wodorotlenek, alkoholan, cyjanek lub karboanion, mogą działać jako inicjatory polimeryzacji anionowej. Karboanion może pochodzić z związków metaloorganicznych, takich jak alkilolit lub odczynnik Grignarda.
Polimeryzacja kationowa: Środki elektrofilowe, takie jak kwasy halogenowodorowe (HCl, HBr, H2SO4, HClO 4) to jedna z grup inicjatorów stosowanych w reakcjach polimeryzacji kationowej. Ponadto kwasy Lewisa (akceptory elektronów) i związki zdolne do generowania jonów węgla mogą również inicjować polimeryzację. Przykładami kwasów Lewisa są AlCl3, SnCl4, BF3, TiCl 4, AgClO4 i I2 Jednak kwasy Lewisa wymagają współinicjatora, takiego jak H 2O lub organiczny związek halogenowy.
Mechanizm:
Polimeryzacja anionowa: Polimeryzacja anionowa wymaga inicjatora do rozpoczęcia reakcji i monomeru do utworzenia polimeru. W tym przypadku reaktywne związki anionowe inicjują reakcję poprzez 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, w wyniku czego powstaje łańcuch polimerowy. Nazywa się to „propagacją łańcucha”.
Polimeryzacja kationowa: reaktywna forma kationowa inicjuje reakcję, wiążąc i przenosząc swój ładunek 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 mniejsza niż reakcji polimeryzacji kationowej, ponieważ ładunek ujemny inicjatora anionowego można ustabilizować kilkoma innymi czynnikami. Gdy te jony będą stabilne, staną się mniej reaktywne.
Polimeryzacja kationowa: Szybkość reakcji polimeryzacji kationowej jest stosunkowo większa niż reakcji polimeryzacji anionowej, ponieważ inicjator kationowy jest bardzo reaktywny, trudny do kontrolowania i stabilizacji.
Zastosowania:
Polimeryzacja anionowa: Polimeryzacja anionowa jest stosowana do produkcji niektórych ważnych materiałów, takich jak syntetyczne kauczuki polidienowe, roztwory kauczuków styrenowo-butadienowych (SBR) oraz termoplastyczne elastomery styrenowe.
Polimeryzacja kationowa: Polimeryzacja kationowa jest stosowana w produkcji poliizobutylenu (stosowanego w dętkach) i poli(N-winylokarbazolu) (PVK).
