Rozdíl mezi aniontovou a kationtovou polymerací

Klíčový rozdíl - aniontová vs. kationtová polymerace
 

Aniontová polymerace a kationtová polymerace jsou dva typy polymerizačních reakcí pro růst řetězce, které se používají k syntéze různých typů polymerů. Obě tyto reakce mají stejný reakční mechanismus, ale iniciátor reakce je jiný. Aniontové polymerizační reakce jsou iniciovány aktivním aniontovým druhem, zatímco kationtové polymerizační reakce jsou iniciovány aktivním kationtovým druhem. To je klíčový rozdíl mezi aniontovou a kationtovou polymerací. Obě tyto polymerační reakce jsou citlivé na použité rozpouštědlo.

Co je aniontová polymerace?

Aniontová polymerace je řetězová růstová reakce, která začíná aniontem. Při aniontové polymeraci se používá několik různých typů iniciátorů. Tato série reakcí probíhá ve třech krocích: iniciace, propagace řetězce a ukončení řetězce. Tyto polymerizační reakce jsou zahájeny nukleofilní adicí na dvojnou vazbu monomeru. Iniciátor použitý při reakci by proto měl být nukleofil.

Zahájení silným aniontem

Co je kationtová polymerace?

Kationtovou polymeraci lze považovat za další kategorii polymeračních reakcí pro růst řetězce. Kation zahajuje tuto reakci přenesením svého náboje na monomer, což vede k produkci reaktivnějšího druhu. Dále reaktivní monomer reaguje podobně s jinými monomery za vzniku polymeru. Existuje pouze omezený počet monomerů, které mohou usnadnit kationtovou polymerizační řetězovou reakci. Olefiny obsahující substituenty a heterocykly poskytující elektrony jsou vhodné pro tyto typy reakcí.

Inicializace protickými kyselinami

Jaký je rozdíl mezi aniontovou a kationtovou polymerací?

Příklady iniciátorů a monomerů:

Monomery:

Aniontová polymerace: Aniontová polymerace se provádí s monomery, které mají skupiny odebírající elektrony, jako je nitril, karboxylová skupina, fenyl a vinyl.

Kationtová polymerace: Alkeny, které mají alkoxy, fenyl, vinyl a 1,1-dialkylové substituenty, jsou příklady monomerů používaných při kationtové polymeraci.

Iniciátoři:

Aniontová polymerace: Nukleofily, jako je hydroxid, alkoxid, kyanid nebo karbanion, mohou působit jako iniciátory v aniontové polymeraci. Karbanion může pocházet z organokovových druhů, jako je alkyl lithium nebo Grignardovo činidlo.

Kationtová polymerace: Elektrofilní činidla, jako halogenovodíkové kyseliny (HCl, HBr, H₂TAK₄, HClO₄) jsou jedna skupina iniciátorů používaných v kationtových polymerizačních reakcích. Kromě toho mohou také iniciovat polymeraci lewisové kyseliny (akceptory elektronů) a sloučeniny schopné vytvářet ionty uhlíku. Příklady Lewisových kyselin jsou AlCl₃, SnCl₄, BF₃, TiCl₄, AgClO₄, a já₂. Lewisovy kyseliny však vyžadují koiniciátor, jako je H₂O nebo organická halogenová sloučenina.

Mechanismus:

Aniontová polymerace: Aniontová polymerace vyžaduje iniciátor pro zahájení reakce a monomer pro vytvoření polymeru. V tomto případě reaktivní aniontový druh zahajuje reakci reakcí s monomerem. Výsledný monomer je karbanion, který pak reaguje s jiným monomerem za vzniku nového karbanionu. Reakce probíhá přidáním monomeru do rostoucího řetězce stejným způsobem, čímž se získá polymerní řetězec. Tomu se říká „propagace řetězce“.

Kationtová polymerace: Reaktivní kationtový druh iniciuje reakci vázáním a přenosem svého náboje na monomer. Výsledný reaktivní monomer pak reaguje s jiným monomerem za vzniku polymeru stejným způsobem jako v aniontové polymeraci.

Rychlost reakce:       

Aniontová polymerace: Rychlost aniontových polymerizačních reakcí je relativně pomalejší než kationtových polymerizačních reakcí, protože negativní náboj aniontového iniciátoru může být stabilizován několika dalšími faktory. Když jsou tyto ionty stabilní, stanou se méně reaktivní.

Kationtová polymerace: Rychlost kationtových polymerizačních reakcí je relativně rychlejší než aniontová polymerizační reakce, protože kationtový iniciátor je velmi reaktivní, obtížně ovladatelný a stabilizovatelný.

Aplikace:

Aniontová polymerace: Aniontová polymerace se používá k výrobě některých důležitých materiálů, jako jsou polydienové syntetické kaučuky, roztokové styrenové / butadienové kaučuky (SBR) a styrenové termoplastické elastomery.

Kationtová polymerace: Kationtová polymerace se používá při výrobě polyisobutylenu (používá se ve vnitřních zkumavkách) a poly (N-vinylkarbazolu) (PVK)..

Reference: „Kationtová polymerace“. Wikipedia. „Aniontová adiční polymerace“. Wikipedia „Catonic Vinly Polymerization“ Polymerscience Learning Center „Polymerization Reactions“. Bodner Research Lab

Zdvořilost obrázku: „Iniciace protické kyseliny“ Autor: MatChem121 - Vlastní práce (CC BY 3.0) přes Commons Wikimedia „AAP Init Strong Anion“ Autor Chem538grp1w09 - Vlastní práce (Public Domain) přes Commons Wikimedia