Різниця між аніонною та катіонною полімеризацією

Ключова різниця - аніонна проти катіонної полімеризації
 

Аніонна полімеризація та катіонна полімеризація - це два типи реакцій полімеризації росту ланцюгів, які використовуються для синтезу різних типів полімерів. Обидві ці реакції мають однаковий механізм реакції, але ініціатор реакції різний. Реакції аніонної полімеризації ініціюються активними видами аніонів, тоді як реакції катіонної полімеризації ініціюються активними катіонними видами. Це ключова різниця між аніонною та катіонною полімеризацією. Обидві ці реакції полімеризації чутливі до використовуваного розчинника.

Що таке аніонна полімеризація?

Аніонна полімеризація - це ланцюгова реакція росту, яка починається аніоном. У аніонній полімеризації використовуються кілька різних типів ініціаторів. Ця серія реакцій відбувається в три етапи: ініціація, поширення ланцюга та припинення ланцюга. Ці реакції полімеризації ініціюються нуклеофільним додаванням до подвійного зв'язку мономеру. Тому ініціатор, який використовується в реакції, повинен бути нуклеофілом.

Ініціація через сильний аніон

Що таке катіонна полімеризація?

Катіонну полімеризацію можна розглядати як іншу категорію реакцій полімеризації росту ланцюга. Катіон ініціює цю реакцію, передаючи свій заряд мономеру, що призводить до отримання більш реакційноздатних видів. Далі, реакційноздатний мономер реагує аналогічно з іншими мономерами з утворенням полімеру. Існує лише обмежена кількість мономерів, які можуть полегшити ланцюгову реакцію катіонної полімеризації. Для таких типів реакцій придатні олефіни, що містять електронодоносні заступники та гетероцикли.

Ініціація протетиновими кислотами

Яка різниця між аніонною та катіонною полімеризацією?

Приклади ініціаторів та мономерів:

Мономери:

Аніонна полімеризація: Аніонна полімеризація відбувається з мономерами, що містять електронні групи, такі як нітрил, карбоксил, феніл та вініл.

Катіонна полімеризація: Алкени, що містять алкокси, фенільні, вінілові та 1,1-диалкільні заступники, є деякими прикладами мономерів, що використовуються в катіонній полімеризації.

Ініціатори:

Аніонна полімеризація: Нуклеофіли, такі як гідроксид, алкоксид, ціанід або карбаніон, можуть виступати ініціаторами аніонної полімеризації. Карбаніон може походити від металоорганічних видів, таких як алкільний літій або реагент Гриньяра.

Катіонна полімеризація: Електрофільні агенти, такі як галоїдні кислоти (HCl, HBr, H₂ТАК₄, HClO₄) є однією групою ініціаторів, що використовуються в реакціях катіонної полімеризації. Крім того, левінові кислоти (акцептори електронів) та сполуки, здатні генерувати іони карбонію, також можуть ініціювати полімеризацію. Прикладами кислот Льюїса є AlCl₃, SnCl₄, BF₃, TiCl₄, AgClO₄, і я₂. Однак левінові кислоти потребують коініціатора, такого як Н₂O або органічна галогенна сполука.

Механізм:

Аніонна полімеризація: Аніонна полімеризація потребує ініціатора для початку реакції та мономеру для утворення полімеру. У цьому випадку реактивний аніонний вид ініціює реакцію шляхом взаємодії з мономером. Отриманий мономер являє собою карбаніон, який потім вступає в реакцію з іншим мономером, утворюючи новий карбаніон. Реакція протікає шляхом додавання мономеру до зростаючої ланцюга таким же чином, і при цьому утворюється полімерна ланцюг. Це називається "ланцюговим поширенням".

Катіонна полімеризація: Реактивний катіонний вид ініціює реакцію шляхом зв'язування і перенесення її заряду в мономер. Отриманий реакційноздатний мономер потім реагує з іншим мономером з утворенням полімеру так само, як і при аніонній полімеризації.

Коефіцієнт реакцій:       

Аніонна полімеризація: Швидкість реакцій аніонної полімеризації є відносно повільнішою, ніж реакції катіонної полімеризації, оскільки негативний заряд на аніонному ініціаторі можна стабілізувати за допомогою декількох інших факторів. Коли ці іони будуть стабільними, вони стануть менш реактивними.

Катіонна полімеризація: Швидкість реакцій катіонної полімеризації порівняно швидша, ніж реакції аніонної полімеризації, оскільки ініціатор катіону дуже реакційноздатний, його важко контролювати та стабілізувати.

Заявки:

Аніонна полімеризація: Аніонна полімеризація використовується для виготовлення деяких важливих матеріалів, таких як синтетичні каучуки полідієну, каучуки стиролу / бутадієну (SBR) та стиронні термопластичні еластомери.

Катіонна полімеризація: Катіонна полімеризація використовується у виробництві поліізобутилену (використовується у внутрішніх трубах) та полі (N-вінілкарбазол) (PVK).

Список літератури: «Катіонна полімеризація». Вікіпедія. "Аніонна полімерна добавка". Вікіпедія «Полімеризація катонічної віні» Центр навчання полімерних наук «Реакції полімеризації». Дослідницька лабораторія Боднера

Зображення: "Ініціація протеїнової кислоти" від MatChem121 - Власна робота (CC BY 3.0) через Вікісховище "AAP Init Strong Anion" Автор Chem538grp1w09 - Власна робота (Public Domain) через Commons Wikimedia