Ключевая разница - анионная и катионная полимеризация
Анионная полимеризация и катионная полимеризация представляют собой два типа реакций полимеризации с ростом цепи, которые используются для синтеза различных типов полимеров. Обе эти реакции имеют один и тот же механизм реакции, но инициатор реакции различен. Реакции анионной полимеризации инициируются активными анионными частицами, тогда как реакции катионной полимеризации инициируются активными катионными частицами. В этом ключевое различие между анионной и катионной полимеризацией. Обе эти реакции полимеризации чувствительны к используемому растворителю.
Что такое анионная полимеризация?
Анионная полимеризация представляет собой цепную реакцию роста, которая начинается с аниона. В анионной полимеризации используется несколько различных типов инициаторов. Эта серия реакций протекает в три этапа: инициирование, продолжение цепи и обрыв цепи. Эти реакции полимеризации инициируются нуклеофильным присоединением к двойной связи мономера. Поэтому инициатор, используемый в реакции, должен быть нуклеофилом.
Инициация через сильный анион
Что такое катионная полимеризация?
Катионную полимеризацию можно рассматривать как еще одну категорию реакций полимеризации с ростом цепи. Катион инициирует эту реакцию, передавая свой заряд мономеру, что затем приводит к образованию более реакционноспособных частиц. Затем реактивный мономер аналогично реагирует с другими мономерами с образованием полимера. Существует лишь ограниченное число мономеров, которые могут способствовать цепной реакции катионной полимеризации. Для этих типов реакций подходят олефины, содержащие электронодонорные заместители и гетероциклы.
Инициирование протонными кислотами
В чем разница между анионной и катионной полимеризацией?
Примеры инициаторов и мономеров:
Мономеры:
Анионная полимеризация: Анионная полимеризация происходит с мономерами, имеющими электроноакцепторные группы, такими как нитрил, карбоксильная, фенильная и виниловая.
Катионная полимеризация: алкены, имеющие алкокси, фенил, винил и 1,1-диалкильные заместители, являются некоторыми примерами мономеров, используемых в катионной полимеризации.
Инициаторы:
Анионная полимеризация: нуклеофилы, такие как гидроксид, алкоксид, цианид или карбанион, могут выступать в качестве инициаторов в анионной полимеризации. Карбанион может происходить из металлоорганических соединений, таких как алкиллитий или реактив Гриньяра.
Катионная полимеризация: Электрофильные агенты, такие как галоводородные кислоты (HCl, HBr, H2SO4, HClO 4) представляют собой одну группу инициаторов, используемых в реакциях катионной полимеризации. Кроме того, кислоты Льюиса (акцепторы электронов) и соединения, способные генерировать ионы карбония, также могут инициировать полимеризацию. Примерами кислот Льюиса являются AlCl3, SnCl4, BF3, TiCl 4, AgClO4 и I2 Однако для кислот Льюиса требуется соинициатор, такой как H 2O или органическое соединение галогена.
Механизм:
Анионная полимеризация: Для анионной полимеризации требуется инициатор для начала реакции и мономер для образования полимера. В этом случае реакционноспособные анионные частицы инициируют реакцию, взаимодействуя с мономером. Полученный мономер представляет собой карбанион, который затем реагирует с другим мономером с образованием нового карбаниона. Реакция протекает таким же образом путем добавления мономера к растущей цепи, в результате чего получается полимерная цепь. Это называется «цепным распространением».
Катионная полимеризация: реактивные катионные частицы инициируют реакцию, связываясь и передавая свой заряд мономеру. Полученный реакционноспособный мономер затем реагирует с другим мономером с образованием полимера так же, как и при анионной полимеризации.
Частота реакции:
Анионная полимеризация: Скорость реакций анионной полимеризации относительно медленнее, чем реакций катионной полимеризации, поскольку отрицательный заряд анионного инициатора можно стабилизировать несколькими другими факторами. Когда эти ионы стабильны, они становятся менее реактивными.
Катионная полимеризация: Скорость реакций катионной полимеризации относительно выше, чем реакций анионной полимеризации, потому что катионный инициатор очень реакционноспособен, его трудно контролировать и стабилизировать.
Применения:
Анионная полимеризация: Анионная полимеризация используется для производства некоторых важных материалов, таких как полидиеновые синтетические каучуки, бутадиен-стирольные каучуки в растворе (SBR) и стирольные термопластичные эластомеры.
Катионная полимеризация: Катионная полимеризация используется в производстве полиизобутилена (используемого в камерах) и поли(N-винилкарбазола) (ПВК).
