Atšķirība starp anjonu un katjonu polimerizāciju

Galvenā atšķirība - anjonu un katjonu polimerizācija
 

Anjonu polimerizācija un katjonu polimerizācija ir divu veidu ķēdes augšanas polimerizācijas reakcijas, kuras tiek izmantotas dažādu veidu polimēru sintezēšanai. Abām šīm reakcijām ir vienāds reakcijas mehānisms, bet reakcijas ierosinātājs ir atšķirīgs. Anjonu polimerizācijas reakcijas ierosina aktīvas anjonu grupas, savukārt katjonu polimerizācijas reakcijas ierosina aktīvas katjonu grupas. Tas ir galvenā atšķirība starp anjonu un katjonu polimerizāciju. Abas šīs polimerizācijas reakcijas ir jutīgas pret izmantoto šķīdinātāju.

Kas ir anjonu polimerizācija?

Anjonu polimerizācija ir ķēdes augšanas reakcija, kas sākas ar anjonu. Anjonu polimerizācijā tiek izmantoti vairāki dažādi iniciatoru veidi. Šī reakciju virkne notiek trīs posmos: iniciācija, ķēdes izplatīšana un ķēdes izbeigšana. Šīs polimerizācijas reakcijas sāk ar nukleofīlu pievienošanu monomēra dubultajai saitei. Tāpēc reakcijā izmantotajam iniciatoram jābūt nukleofīlam.

Iniciācija caur spēcīgu anjonu

Kas ir katjonu polimerizācija?

Katjonu polimerizāciju var uzskatīt par vēl vienu ķēdes augšanas polimerizācijas reakciju kategoriju. Katjons sāk šo reakciju, nododot tā lādiņu monomēram, kā rezultātā iegūst reaktīvāku sugu. Pēc tam reaktīvais monomērs reaģē līdzīgi ar citiem monomēriem, veidojot polimēru. Ir tikai ierobežots skaits monomēru, kas var atvieglot katjonu polimerizācijas ķēdes reakciju. Olefīni, kas satur elektronus ziedojošus aizvietotājus un heterociklus, ir piemēroti šāda veida reakcijām.

Iniciācija ar protiskām skābēm

Kāda ir atšķirība starp anjonu un katjonu polimerizāciju?

Iniciatoru un monomēru piemēri:

Monomēri:

Anjonu polimerizācija: Anjonu polimerizācija notiek ar monomēriem, kuriem ir elektronus noņemošas grupas, piemēram, nitrils, karboksilgrupa, fenilgrupa un vinils.

Katjonu polimerizācija: Alkāni, kuriem ir alkoksigrupa, fenilgrupa, vinilgrupa un 1,1-dialkil aizvietotāji, ir daži katjonu polimerizācijā izmantoto monomēru piemēri.

Iniciatori:

Anjonu polimerizācija: Anionās polimerizācijas iniciatori var darboties tādi nukleofīli kā hidroksīds, alkoksīds, cianīds vai carbanions. Karbanjonu var iegūt no metālorganiskām sugām, piemēram, alkil-litija vai Grignarda reaģenta.

Katjonu polimerizācija: Elektrofīlie aģenti, piemēram, halogēnijskābes (HCl, HBr, H₂SO₄, HClO₄) ir viena iniciatoru grupa, ko izmanto katjonu polimerizācijas reakcijās. Polimerizāciju var ierosināt arī Luisa skābes (elektronu akceptori) un savienojumi, kas spēj radīt karbija jonus. Lūisa skābju piemēri ir AlCl₃, SnCl₄, BF₃, TiCl₄, AgClO₄, un es₂. Tomēr Luisa skābēm ir nepieciešams līdziniciatīvs, piemēram, H₂O vai organisks halogēna savienojums.

Mehānisms:

Anjonu polimerizācija: Anjonu polimerizācijai nepieciešams iniciators reakcijas sākšanai un monomērs, lai veidotu polimēru. Šajā gadījumā reaktīvā anjonu grupa sāk reakciju, reaģējot ar monomēru. Iegūtais monomērs ir carbanion, kas pēc tam reaģē ar citu monomēru, veidojot jaunu carbanion. Reakcija notiek, pievienojot augšanas ķēdei monomēru tādā pašā veidā, un tādējādi iegūst polimēra ķēdi. To sauc par “ķēdes izplatīšanos”.

Katjonu polimerizācija: Reaktīvā katjonu grupa sāk reakciju, saistoties un pārnesot tās lādiņu monomēram. Iegūtais reaktīvais monomērs pēc tam reaģē ar citu monomēru, veidojot polimēru tādā pašā veidā kā anjonu polimerizācijas gadījumā.

Reakcijas ātrums:       

Anjonu polimerizācija: Anjonu polimerizācijas reakciju ātrums ir salīdzinoši lēnāks nekā katjonu polimerizācijas reakciju, jo anjonu ierosinātāja negatīvo lādiņu var stabilizēt ar vairākiem citiem faktoriem. Kad šie joni būs stabili, tie kļūs mazāk reaģējoši.

Katjonu polimerizācija: Katjonu polimerizācijas reakciju ātrums ir salīdzinoši ātrāks nekā anjonu polimerizācijas reakciju, jo katjonu ierosinātājs ir ļoti reaktīvs, grūti kontrolējams un stabilizējams.

Pielietojumi:

Anjonu polimerizācija: Anjonu polimerizāciju izmanto, lai iegūtu dažus svarīgus materiālus, piemēram, sintētiskos polimēnus kaučus, stirola / butadiēna šķīduma kaučukus (SBR) un stīreniskos termoplastiskos elastomērus..

Katjonu polimerizācija: Katjonu polimerizāciju izmanto poliizobutilēna (izmanto iekšējās caurulēs) un poli (N-vinilkarbazola) (PVK) ražošanā.

Atsauces: “Katjona polimerizācija”. Wikipedia. “Anjonu pievienošanas polimerizācija”. Wikipedia “Catonic Vinly Polymerization” Polimēru zinātnes mācību centrs “Polimerizācijas reakcijas”. Bodnera pētījumu laboratorija

Attēla pieklājība: “Protoskābes ierosināšana”, Autors: MatChem121 - Savs darbs (CC BY 3.0), izmantojot Common Wikimedia “AAP Init Strong Anion” Autors: Chem538grp1w09 - Savs darbs (Public Domain) caur Commons Wikimedia