Razlika med anionsko in kationsko polimerizacijo

Ključna razlika - Anionska vs kationska polimerizacija
 

Anionska polimerizacija in kationska polimerizacija sta dve vrsti verižnih reakcij polimerizacije, ki se uporabljata za sintezo različnih vrst polimerov. Obe reakciji imata enak mehanizem reakcije, vendar je pobudnik reakcije drugačen. Reakcije anionske polimerizacije sproži aktivna anionska vrsta, medtem ko reakcije kationske polimerizacije sproži aktivna kationska vrsta. To je ključna razlika med anionsko in kationsko polimerizacijo. Obe reakciji polimerizacije sta občutljivi na uporabljeno topilo.

Kaj je anionska polimerizacija?

Anionska polimerizacija je verižna rastna reakcija, ki se začne z anionom. Pri anionski polimerizaciji se uporablja več različnih vrst pobudnikov. Ta serija reakcij poteka v treh korakih: iniciacija, širjenje verige in prekinitev verige. Te reakcije polimerizacije se sprožijo z nukleofilnim dodajanjem dvojne vezi monomera. Zato naj bi bil pobudnik, ki se uporablja v reakciji, nukleofil.

Inicijacija skozi močan anion

Kaj je kationska polimerizacija?

Kationsko polimerizacijo lahko obravnavamo kot drugo kategorijo verižnih reakcij polimerizacije. Kation sproži to reakcijo s prenosom svoje naboje na monomer, kar nato povzroči nastanek bolj reaktivne vrste. Nato reaktivni monomer reagira podobno kot drugi monomeri in tvori polimer. Obstaja le omejeno število monomerov, ki lahko olajšajo verižno reakcijo kationske polimerizacije. Za tovrstne reakcije so primerni olefini, ki vsebujejo substituente, ki dajejo elektrone in heterocikli.

Zagon s protonskimi kislinami

Kakšna je razlika med anionsko in kationsko polimerizacijo?

Primeri pobudnikov in monomerov:

Monomeri:

Anionska polimerizacija: Anionska polimerizacija poteka z monomeri, ki imajo elektronsko odvzemne skupine, kot so nitril, karboksil, fenil in vinil.

Kationska polimerizacija: Alkeni, ki vsebujejo alkoksi, fenil, vinil in 1,1-dialkilne substituente, so nekateri primeri monomerov, ki se uporabljajo pri kationski polimerizaciji.

Pobudniki:

Anionska polimerizacija: Nukleofili kot hidroksid, alkoksid, cianid ali karbanion lahko delujejo kot pobudniki pri anionski polimerizaciji. Karbanion lahko izvira iz organometalnih vrst, kot sta alkil litij ali Grignard reagent.

Kationska polimerizacija: Elektrofilna sredstva, kot so halohidrične kisline (HCl, HBr, H₂SO₄, HClO₄) so ena skupina pobudnikov, ki se uporabljajo v reakcijah kationske polimerizacije. Poleg tega lahko lewis kisline (sprejemniki elektronov) in spojine, ki lahko tvorijo karbonijeve ione, tudi sprožijo polimerizacijo. Primeri Lewisovih kislin so AlCl₃, SnCl₄, BF₃, TiCl₄, AgClO₄, in jaz₂. Vendar pa lewis kisline zahtevajo so-pobudnika, kot je H₂O ali organske halogenske spojine.

Mehanizem:

Anionska polimerizacija: Za anionsko polimerizacijo je potreben pobudnik za začetek reakcije in monomer za tvorbo polimera. V tem primeru reaktivna anionska vrsta sproži reakcijo z reakcijo z monomerom. Nastali monomer je karbanion, ki nato reagira z drugim monomerom in tvori novo karbanion. Reakcija poteka z dodajanjem monomera v rastočo verigo na enak način in s tem nastane polimerna veriga. Temu pravimo "verižno širjenje".

Kationska polimerizacija: Reaktivna kationska vrsta sproži reakcijo z vezanjem in prenosom naboja na monomer. Nastali reaktivni monomer nato reagira z drugim monomerom, da tvori polimer na enak način kot pri anionski polimerizaciji.

Stopnja reakcije:       

Anionska polimerizacija: Hitrost reakcij anionske polimerizacije je sorazmerno počasnejša od reakcij kationske polimerizacije, ker lahko negativni naboj na anionskem iniciatorju stabiliziramo z več drugimi dejavniki. Ko so ti ioni stabilni, bodo postali manj reaktivni.

Kationska polimerizacija: Hitrost reakcij kationske polimerizacije je relativno hitrejša od reakcij anionske polimerizacije, ker je kationski pobudnik zelo reaktiven, težko ga je nadzorovati in stabilizirati.

Prijave:

Anionska polimerizacija: Anionska polimerizacija se uporablja za izdelavo nekaterih pomembnih materialov, kot so polidienski sintetični kavčuki, raztopina stiren / butadien (SBR) in stirenski termoplastični elastomeri.

Kationska polimerizacija: Kationska polimerizacija se uporablja pri proizvodnji poliizobutilena (uporablja se v notranjih ceveh) in poli (N-vinilkarbazola) (PVK).

Literatura: „Kationska polimerizacija“. Wikipedija. „Anionska adicijska polimerizacija“. Wikipedija „Catonic Vinly Polymerization“ Polimeristični učni center „Reakcije polimerizacije“. Bodnerjev laboratorij

Objavljeno z dovoljenjem za slike: "Zagon protične kisline" avtor MatChem121 - lastno delo (CC BY 3.0) prek Commons Wikimedia "AAP Init Strong Anion" avtor Chem538grp1w09 - Lastno delo (Public Domain) prek Commons Wikimedia