Różnica między polimeryzacją anionową i kationową

Kluczowa różnica - polimeryzacja anionowa vs. kationowa
 

Polimeryzacja anionowa i polimeryzacja kationowa to dwa rodzaje reakcji polimeryzacji wzrostu łańcucha, które są stosowane do syntezy różnych rodzajów polimerów. Obie te reakcje mają ten sam mechanizm reakcji, ale inicjator reakcji jest inny. Reakcje anionowej polimeryzacji są inicjowane przez aktywne formy anionowe, podczas gdy kationowe reakcje polimeryzacji są inicjowane przez aktywne substancje 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 reakcja wzrostu łańcucha, która rozpoczyna się od anionu. W polimeryzacji anionowej stosuje się kilka różnych rodzajów inicjatorów. Ta seria reakcji przebiega w trzech etapach: inicjacja, propagacja łańcucha i zakończenie łańcucha. Te reakcje polimeryzacji są inicjowane przez nukleofilowe dodanie do podwójnego wiązania monomeru. Dlatego inicjatorem zastosowanym w reakcji powinien być nukleofil.

Inicjacja poprzez silny anion

Co to jest polimeryzacja kationowa?

Kationową polimeryzację można uznać za kolejną kategorię reakcji polimeryzacji wzrostu łańcucha. Kation inicjuje tę reakcję poprzez przeniesienie ładunku do monomeru, co następnie prowadzi do powstania bardziej reaktywnych związków. Następnie reaktywny monomer reaguje podobnie z innymi monomerami z wytworzeniem polimeru. Istnieje tylko ograniczona liczba monomerów, które mogą ułatwić reakcję łańcuchową polimeryzacji kationowej. Olefiny zawierające podstawniki elektronowe i heterocykle są odpowiednie dla tego rodzaju reakcji.

Inicjacja kwasami protonowymi

Jaka jest różnica między polimeryzacją anionową i kationową?

Przykłady inicjatorów i monomerów:

Monomery:

Anionowa polimeryzacja: Anionowa polimeryzacja zachodzi z monomerami mającymi grupy odciągające elektrony, takie jak nitryl, karboksyl, fenyl i winyl.

Polimeryzacja kationowa: Alkeny zawierające podstawniki alkoksylowe, fenylowe, winylowe i 1,1-dialkilowe to niektóre przykłady monomerów stosowanych w polimeryzacji kationowej.

Inicjatorzy:

Anionowa polimeryzacja: Nukleofile, takie jak wodorotlenek, alkoholan, cyjanek lub karbanion mogą działać jako inicjatory w polimeryzacji anionowej. Karbanion może pochodzić od związków metaloorganicznych, takich jak alkilolit lub odczynnik Grignarda.

Polimeryzacja kationowa: Środki elektrofilowe, takie jak kwasy fluorowcowodorowe (HCl, HBr, H₂₎WIĘC₄, HClO₄) to jedna grupa inicjatorów stosowanych w kationowych reakcjach polimeryzacji. Ponadto kwasy Lewisa (akceptory elektronów) i związki zdolne do wytwarzania jonów węgla mogą również inicjować polimeryzację. Przykładami kwasów Lewisa są AlCl₃₎, SnCl₄, BF₃₎, TiCl₄, AgClO₄, i ja₂₎. Jednak kwasy Lewisa wymagają współinicjatora, takiego jak H.₂₎O lub organiczny związek halogenowy.

Mechanizm:

Anionowa polimeryzacja: Anionowa polimeryzacja wymaga inicjatora do rozpoczęcia reakcji i monomeru do utworzenia polimeru. W tym przypadku reaktywne związki anionowe inicjują reakcję w reakcji z monomerem. Powstały monomer jest karbanionem, który następnie reaguje z innym monomerem, tworząc nowy karbanion. Reakcja przebiega przez dodanie monomeru do rosnącego łańcucha w ten sam sposób, a to wytwarza łańcuch polimerowy. Nazywa się to „propagacją łańcucha”.

Polimeryzacja kationowa: Reaktywne związki kationowe inicjują reakcję przez wiązanie i przenoszenie ładunku do monomeru. Powstały reaktywny monomer reaguje następnie z innym monomerem z wytworzeniem polimeru w taki sam sposób jak w polimeryzacji anionowej.

Reakcja:       

Anionowa polimeryzacja: Szybkość anionowych reakcji polimeryzacji jest względnie wolniejsza niż kationowych reakcji polimeryzacji, ponieważ ładunek ujemny na anionowym inicjatorze może być stabilizowany przez kilka innych czynników. Gdy jony te będą stabilne, staną się mniej reaktywne.

Polimeryzacja kationowa: Szybkość reakcji kationowej polimeryzacji jest stosunkowo szybsza niż anionowej reakcji polimeryzacji, ponieważ kationowy inicjator jest bardzo reaktywny, trudny do kontrolowania i stabilizacji.

Aplikacje:

Anionowa polimeryzacja: Anionowa polimeryzacja jest stosowana do produkcji niektórych ważnych materiałów, takich jak polidienowe kauczuki syntetyczne, roztwory kauczuków styren / butadien (SBR) i styrenowe elastomery termoplastyczne.

Polimeryzacja kationowa: W produkcji poliizobutylenu (stosowanego w tubach wewnętrznych) i poli (N-winylokarbazolu) (PVK) stosuje się polimeryzację kationową..

Odniesienia: „Polimeryzacja kationowa”. Wikipedia. „Anionowa polimeryzacja addycyjna”. Wikipedia „Catonic Vinly Polymerization” Centrum edukacyjne Polimery „Reakcje polimeryzacji”. Bodner Research Lab

Zdjęcie dzięki uprzejmości: „Inicjacja kwasu protonowego” Autor: MatChem121 - Praca własna (CC BY 3.0) przez Commons Wikimedia „AAP Init Strong Anion” Autor: Chem538grp1w09 - Praca własna (Public Domain) przez Commons Wikimedia