Verschil tussen anionische en kationische polymerisatie
Share
Belangrijkste verschil - Anionische versus kationische polymerisatie
Anionische polymerisatie en kationische polymerisatie zijn twee soorten kettinggroeipolymerisatiereacties die worden gebruikt om verschillende soorten polymeren te synthetiseren. Beide reacties hebben hetzelfde reactiemechanisme, maar de reactie-initiator is anders. Anionische polymerisatiereacties worden geïnitieerd door een actieve anionische species, terwijl de kationische polymerisatiereacties worden geïnitieerd door een actieve kationische species. Dit is de belangrijk verschil tussen anionische en kationische polymerisatie. Beide polymerisatiereacties zijn gevoelig voor het gebruikte oplosmiddel.
Wat is anionische polymerisatie?
Anionische polymerisatie is een kettinggroeireactie die begint met een anion. Verschillende verschillende soorten initiatoren worden gebruikt bij anionische polymerisatie. Deze reeks reacties vindt plaats in drie stappen: initiatie, kettingpropagatie en ketenbeëindiging. Deze polymerisatiereacties worden geïnitieerd door nucleofiele toevoeging aan de dubbele binding van het monomeer. Daarom moet de initiator die in de reactie wordt gebruikt een nucleofiel zijn.
Inwijding door sterke anion
Wat is kationische polymerisatie?
Kationische polymerisatie kan worden beschouwd als een andere categorie van kettinggroeipolymerisatiereacties. Een kation initieert deze reactie door zijn lading over te brengen naar een monomeer, wat vervolgens resulteert in de productie van een meer reactieve soort. Vervolgens reageert het reactieve monomeer op vergelijkbare wijze met andere monomeren om een polymeer te vormen. Er zijn slechts een beperkt aantal monomeren die de kationische polymerisatiekettingreactie kunnen vergemakkelijken. Olefinen die elektronenafgevende substituenten en heterocycli bevatten, zijn geschikt voor dit soort reacties.
Initiatie door protische zuren
Wat is het verschil tussen anionische en kationische polymerisatie?
Voorbeelden van initiators en monomeren:
monomeren:
Anionische polymerisatie: Anionische polymerisatie vindt plaats met monomeren met elektronenzuigende groepen zoals nitril, carboxyl, fenyl en vinyl.
Kationische polymerisatie: Alkenen met alkoxy, fenyl, vinyl en 1,1-dialkylsubstituenten zijn enkele voorbeelden van monomeren die worden gebruikt in de kationische polymerisatie.
initiatiefnemers:
Anionische polymerisatie: Nucleofielen zoals hydroxide, alkoxide, cyanide of een carbanion kunnen werken als initiatoren bij anionische polymerisatie. Het carbanion kan afkomstig zijn van organometallische soorten zoals alkyllithium of Grignard-reagens.
Kationische polymerisatie: Elektrofiele middelen zoals halogeenwaterstofzuren (HCl, HBr, H2ZO4, HClO4) zijn één groep initiatoren die worden gebruikt in de kationische polymerisatiereacties. Bovendien kunnen lewiszuren (elektronenacceptoren) en verbindingen die in staat zijn om carboniumionen te genereren, ook polymerisatie initiëren. Voorbeelden van Lewis-zuren zijn AlCl3, SnCl4, BF3, TiCl4, AgClO4, en ik2. Lewiszuren vereisen echter een co-initiator zoals H2O of een organische halogeenverbinding.
Mechanisme:
Anionische polymerisatie: Anionische polymerisatie vereist een initiator om de reactie te starten en een monomeer om het polymeer te vormen. In dit geval initieert een reactief anionisch deeltje de reactie door te reageren met een monomeer. Het resulterende monomeer is een carbanion, dat vervolgens reageert met een ander monomeer om een nieuw carbanion te vormen. De reactie verloopt door op dezelfde manier een monomeer aan de groeiende keten toe te voegen, en dit produceert de polymeerketen. Dit wordt 'ketenpropagatie' genoemd.
Kationische polymerisatie: Een reactieve kationische verbinding initieert de reactie door binding en overdracht van de lading aan een monomeer. Het resulterende reactieve monomeer reageert vervolgens met een ander monomeer om een polymeer te vormen op dezelfde manier als bij anionische polymerisatie.
Reactiesnelheid:
Anionische polymerisatie: De snelheid van de anionische polymerisatiereacties is relatief langzamer dan de kationische polymerisatiereacties omdat de negatieve lading op de anionische initiator door verschillende andere factoren kan worden gestabiliseerd. Wanneer deze ionen stabiel zijn, zullen ze minder reactief worden.
Kationische polymerisatie: De snelheid van de kationische polymerisatiereacties is relatief sneller dan anionische polymerisatiereacties omdat de kationische initiator zeer reactief is, moeilijk te regelen en te stabiliseren.
toepassingen:
Anionische polymerisatie: Anionische polymerisatie wordt gebruikt om enkele belangrijke materialen te vervaardigen, zoals polydiene synthetische rubbers, oplossing styreen / butadieenrubbers (SBR) en styreen thermoplastische elastomeren.
Kationische polymerisatie: Kationische polymerisatie wordt gebruikt bij de productie van polyisobutyleen (gebruikt in binnenbanden) en poly (N-vinylcarbazool) (PVK).
Referenties: "Kationische polymerisatie". Wikipedia. "Anionische additiepolymerisatie". Wikipedia "Catonic Vinly-polymerisatie"Polymerscience Learning Center "Polymerisatiereacties". Bodner Research Lab Afbeelding Courtesy: "Protic acid acid initiation" Door MatChem121 - Eigen werk (CC BY 3.0) via Commons Wikimedia "AAP Init Strong Anion" door Chem538grp1w09 - Eigen werk (Public Domain) via Commons Wikimedia